专利名称：传感器元件、力检测装置以及机器人的制作方法
技术领域：
本发明涉及传感器元件、力检测装置以及机器人。
背景技术：
以往，作为使用压电材料的力传感器，公知有如专利文献I中所述内容。即、公开了一种在专利文献I的图15中表示的、通过作为压电材料的结晶圆板16来夹持信号电极15，并且还配置有多个被被金属罩圆板17夹持的测量元件的力传感器。专利文献1:日本特开平4 - 231827号公报但是，对于上述的专利文献I的测量元件而言，在用于根据电荷量来运算力的运算装置中，必须将用于电荷取出的配线连接到信号电极15，并将该配线引绕至运算装置，其中，上述电荷量是施力于测量元件而产生于结晶圆板上的电荷激励而产生在信号电极15上的。因此，在力检测装置上必须确保用于配置配线的空间，从而很难小型化。
发明内容
因此，本发明提供一种通过在力检测装置中使用的传感器元件的侧面形成配线层，缩小配线空间的小型的力检测装置。本发明为解决至少一个上述课题，以如下方式或应用例来实现。〔应用例I〕本应用例的传感器元件，其特征在于，在设为α轴、与上述α轴正交的β轴以及与上述α轴与上述β轴正交的Y轴作为空间坐标轴的情况下，该传感器元件是将电极设置在压电基板的主面侧并沿上述Y轴方向层叠上述压电基板和电极而成，该压电基板具有包含上述α轴与上述β轴的主面，在检测上述α轴方向的力的第一压电基板的一方的主面设置有第一电极，在另一方的主面设置有第二电极；在检测上述β轴方向的力的第二压电基板的一方的主面设置有第三电极，在另一方的主面设置有第四电极；在检测上述Y轴方向的力的第三压电基板的一方的主面设置有第五电极，在另一方的主面设置有第六电极，上述第一电极以及上述第二电极具备上述第一电极的第一连接部和上述第二电极的第二连接部，上述第一连接部和上述第二连接部被配置成上述第一电极以及上述第二电极的外沿部的一部分与上述第一压电基板的上述主面的外沿部的一部分重叠，上述第一连接部与上述第二连接部被配置成在上述Y轴的方向上观察时彼此不重叠，上述第三电极以及上述第四电极具备上述第三电极的第三连接部和上述第四电极的第四连接部，上述第三连接部和上述第四连接部被配置成上述第三电极以及上述第四电极的外沿部的一部分与上述第二压电基板的上述主面的外沿部的一部分重叠，上述第三连接部与上述第四连接部被配置成在上述Y轴的方向上观察时彼此不重叠，上述第五电极以及上述第六电极具备上述第五电极的第五连接部和上述第六电极的第六连接部，上述第五连接部和上述第六连接部被配置成上述第五电极以及上述第六电极的外沿部的一部分与上述第三压电基板的上述主面的外沿部的一部分重叠，上述第五连接部与上述第六连接部被配置成在上述Y轴的方向上观察时彼此不重叠，在上述第一压电基板、第二压电基板、第三压电基板的外周部的一部分形成有:将上述第一连接部与第一外部连接部电连接的第一配线、将上述第三连接部与第二外部连接部电连接的第二配线、以及将上述第五连接部与第三外部连接部电连接的第三配线，形成有连接上述第二连接部、第四连接部以及第六连接部并且与第四外部连接部连接的第四配线。根据本应用例的传感器元件，将检测α、β、Y各轴方向的力的检测电极与地线电极(GND电极)的一部分配置成在Y轴方向上与压电基板的外沿部重叠，由此对从检测电极以及地线电极到外部连接部的配线在传感器元件外周通过例如涂敷具有导电性的涂料或者PVD法、CVD法形成覆膜，从而能够容易地实现电连接，无需保留用于配置导线的空间(空间)，因此能够获得可形成小型力检测装置的传感器元件。〔应用例2〕在上述应用例中，其特征在于，上述第一压电基板至第三压电基板在上述Y轴方向上观察时，具备突起部，上述第一连接部至第六连接部与上述突起部的外沿部的至少一部分重叠。根据上述应用例，通过在突起部形成有第一至第四配线，由此能够在除了压电基板的突起部以外的基板基部的整个面上形成各电极，或者能够使电极接触，因此能够减少压电基板所广生的电荷的检测损耗。从而能够更加提闻力检测的精度。〔应用例3〕在上述应用例中，其特征在于，上述第一压电基板至第三压电基板由水晶形成，上述第一压电基板、第二压电基板为Y切基板，上述第三压电基板为X切基板。根据上述应用例，水晶为容易得到、加工性优良、长期稳定的材料，并且对于被施加的力能够产生稳定的电荷，因此能够得到可实现可靠性优良的力检测装置的传感器元件。〔应用例4〕本应用例的力检测装置，其特征在于，在设为α轴、与上述α轴正交的β轴以及与上述α轴与上述β轴正交的Y轴作为空间坐标轴情况下，该力检测装置具备:传感器元件；运算上述α轴方向的力的第一运算装置；运算上述β轴方向的力的第二运算装置；以及运算上述Y轴方向的力的第三运算装置，其中，该传感器元件是将电极设置在压电基板的主面并沿上述Y轴方向层叠上述压电基板和电极而成，该压电基板具有包含上述α轴与上述β轴的主面，在检测上述α轴方向的力的第一压电基板的一方的主面设置有第一电极，在另一方的主面设置有第二电极；在检测上述β轴方向的力的第二压电基板的一方的主面设置有第三电极，在另一方的主面设置有第四电极；在检测上述Y轴方向的力的第三压电基板的一方的主面设置有第五电极，在另一方的主面设置有第六电极，上述第一电极以及上述第二电极具备上述第一电极的第一连接部和上述第二电极的第二连接部，上述第一连接部和上述第二连接部被配置成上述第一电极以及上述第二电极的外沿部的一部分与上述第一压电基板的上述主面的外沿部的一部分重叠，上述第一连接部与上述第二连接部被配置成在上述Y轴方向上观察时彼此不重叠，上述第三电极以及上述第四电极具备上述第三电极的第三连接部和上述第四电极的第四连接部，上述第三连接部和上述第四连接部被配置成上述第三电极以及上述第四电极的外沿部的一部分与上述第二压电基板的上述主面的外沿部的一部分重叠，上述第三连接部与上述第四连接部被配置成在上述Y轴方向上观察时彼此不重叠，上述第五电极以及上述第六电极具备上述第五电极的第五连接部和上述第六电极的第六连接部，上述第五连接部与上述第六连接部被配置成上述第五电极以及上述第六电极的外沿部的一部分与上述第三压电基板的上述主面的外沿部的一部分重叠，上述第五连接部与上述第六连接部被配置成在上述Y轴方向上观察时彼此不重叠，在上述第一压电基板、第二压电基板、第三压电基板的外周部的一部分形成有:将上述第一连接部与第一外部连接部电连接的第一配线、将上述第三连接部与第二外部连接部电连接的第二配线、将上述第五连接部与第三外部连接部电连接的第三配线，形成有连接上述第二连接部、第四连接部以及第六连接部并且与第四外部连接部连接的第四配线，上述第一外部连接部与上述第一运算装置电连接，上述第二外部连接部与上述第二运算装置电连接，上述第三外部连接部与上述第三运算装置电连接，上述第四外部连接部与地线电连接。根据上述应用例，能够以简单的构成来形成三轴力检测传感器。另外，将检测α、β、Y各轴方向的力的检测电极与地线电极(GND电极)的一部分以在Y轴方向上观察时重叠的方式配置于压电基板的外沿部，由此将从检测电极以及地线电极到外部连接部的配线在传感器元件外周通过例如涂敷具有导电性的涂料或者PVD法、CVD法形成覆膜，从而能够容易地进行电连接，由于无需保留用于配置导线的空间(空间)，因此能够获得小型的力检测装置。进而，通过使用多个本应用例的力检测装置，能够容易地获得例如包含扭矩测量的六轴力检测装置等。〔应用例5〕在上述本应用例中，其特征在于，上述第一压电基板至第三压电基板在上述Y轴方向上观察时，具备突起部，上述第一连接部至第六连接部与上述突起部的外沿部的至少一部分重叠。根据上述应用例，通过在突起部形成第一至第四配线，由此能够在除了压电基板的突起部以外的基板基部的整个面上形成各电极，或者能够使电极接触，因此能够减少压电基板所产生的电荷的检测损耗。从而能够获得力检测精度更高的检测装置。〔应用例6〕在上述应用例中，其特征在于，上述第一至第三压电基板由水晶形成，上述第一、第二压电基板为Y切基板，上述第三压电基板为X切基板。根据上述应用例，水晶是容易得到、加工性优良、长期稳定的材料，并且能够对于被施加的力产生稳定的电荷，因此能够获得具备良好的可靠性的传感器元件的力检测装置。〔应用例7〕在上述本应用例中，其特征在于，上述传感器元件被收纳于收纳容器中，该收纳容器具有收纳上述传感器元件的收纳部，在上述收纳容器中，上述第一外部连接部、第二外部连接部、第三外部连接部、第四外部连接部延伸而设置于上述收纳部，上述传感器元件的上述第一配线、第二配线、第三配线、第四配线与上述第一外部连接部、第二外部连接部、第三外部连接部、第四外部连接部电连接。通过使传感器元件收纳于收纳容器中，能够得到阻止外在负荷、例如水分、油分、气体与传感器元件接触，获得可稳定地进行力检测的力检测装置。〔应用例8〕在上述本应用例中，其特征在于，上述收纳容器配置有筒状的收纳容器体、收纳容器基板和盖体，该收纳容器基板配置于上述收纳容器体的某一方的开口部，该盖体配置于另一方的开口部，在上述收纳容器体上接合上述收纳容器基板和上述盖体来形成上述收纳部，至少上述收纳容器体以及上述收纳容器基板为陶瓷。将很难被外部环境侵袭的陶瓷使用于收纳容器，由此能够进一步获得可实现长期稳定的力检测的力检测装置。
〔应用例9〕本应用例的机器人，其特征在于，在设为α轴、与上述α轴正交的β轴以及与上述α轴与上述β轴正交的Y轴作为空间坐标轴情况下，该机器人具备力检测装置，该力检测装置具备:传感器元件；运算上述α轴方向的力的第一运算装置；运算上述β轴方向的力的第二运算装置；以及运算上述Y轴方向的力的第三运算装置，其中，该传感器元件是将电极设置在压电基板的主面并沿上述Y轴方向层叠上述压电基板和电极而成，该压电基板具有包含上述α轴与上述β轴的主面，在检测上述α轴方向的力的第一压电基板的一方的主面设置有第一电极，在另一方的主面设置有第二电极；在检测上述β轴方向的力的第二压电基板的一方的主面设置有第三电极，在另一方的主面设置有第四电极；在检测上述Y轴方向的力的第三压电基板的一方的主面设置有第五电极，在另一方的主面设置有第六电极，上述第一电极以及上述第二电极具备上述第一电极的第一连接部和上述第二电极的第二连接部，上述第一连接部与上述第二连接部被配置成上述第一电极以及上述第二电极的外沿部的一部分与上述第一压电基板的上述主面的外沿部的一部分重叠，上述第一连接部与上述第二连接部被配置成在上述Y轴方向上观察时彼此不重叠，上述第三电极以及上述第四电极具备上述第三电极的第三连接部和上述第四电极的第四连接部，上述第三连接部和上述第四连接部被配置成上述第三电极以及上述第四电极的外沿部的一部分与上述第二压电基板的上述主面的外沿部的一部分重叠，上述第三连接部与上述第四连接部被配置成在上述Y轴方向上观察时彼此不重叠，上述第五电极以及上述第六电极具备上述第五电极的第五连接部和上述第六电极的第六连接部，上述第五连接部和上述第六连接部被配置成上述第五电极以及上述第六电极的外沿部的一部分与上述第三压电基板的上述主面的外沿部的一部分重叠，上述第五连接部与上述第六连接部被配置成在上述Y轴方向上观察时彼此不重叠，在上述第一压电基板、第二压电基板、第三压电基板的外周部的一部分，形成有:将上述第一连接部与第一外部连接部进电连接的第一配线、将上述第三连接部与第二外部连接部电连接的第二配线、将上述第五连接部与第三外部连接部电连接的第三配线，形成有连接上述第二连接部、第四连接部以及第六连接部并且与第四外部连接部连接的第四配线；上述第一外部连接部与上述第一运算装置电连接，上述第二外部连接部与上述第二运算装置电连接，上述第三外部连接部与上述第三运算装置电连接，上述第四外部连接部与地线电连接。根据本应用例，能够得到如下机器人，其针对进行动作的机械臂或者机械手，通过力检测装置来可靠地检测出其在规定动作中发生的与障碍物的接触、与对象物的接触力，并将数据反馈给机器人控制装置，由此能够实施安全细致的作业。〔应用例10〕在上述应用例中，特征在于，上述第一压电基板至第三压电基板在上述Y轴方向上观察时，具备突起部，上述第一连接部至第六连接部与上述突起部的外沿部的至少一部分重叠。根据上述应用例，通过在突起部形成第一至第四配线，由此能够在除了压电基板的突起部以外的基板基部的整个面上形成各电极，或者能够使电极接触，因此能够减少压电基板所产生的电荷的检测损耗。因此能够得到具备力检测精度高的力检测装置的高可靠性、高安全性的机器人。〔应用例11〕在上述本应用例中，特征在于，上述第一压电基板至第三压电基板由水晶形成，上述第一压电基板、第二压电基板为Y切基板，上述第三压电基板为X切基板。
根据上述应用例，水晶是容易得到、加工性优良、长期稳定的材料，并且能够对于被施加的力产生稳定的电荷，因此能够通过具备良好的可靠性的传感器元件的力检测装置，来得到高可靠性、高安全性的机器人。〔应用例12〕在上述本应用例中，特征在于，上述传感器元件被收纳于收纳容器中，该收纳容器具有收纳上述传感器元件的收纳部，在上述收纳容器中，上述第一外部连接部、第二外部连接部、第三外部连接部、第四外部连接部延伸而设置于上述收纳部，上述传感器元件的上述第一配线、第二配线、第三配线、第四配线与上述第一外部连接部、第二外部连接部、第三外部连接部、第四外部连接部电连接。根据上述应用例，通过将传感器元件收纳于收纳容器，即使在机器人被设置于存在会导致传感器元件劣化等的水分、油分、气体等的环境中的情况下，也能够保护传感器元件不受外部环境破坏，能够长期维持收纳传感器元件的力检测装置的可靠性，能够得到高可靠性、高安全性的机器人。〔应用例13〕在上述本应用例中，特征在于，上述收纳容器配置有筒状的收纳容器体、收纳容器基板和盖体，该收纳容器基板配置在上述收纳容器体的某一方的开口部，该盖体配置在另一方的开口部，在上述收纳容器体上接合上述收纳容器基板和上述盖体接合来形成上述收纳部，至少上述收纳容器体以及上述收纳容器基板为陶瓷。根据上述应用例，使用即使在更加严苛的外部环境下，恶化状况也较少的陶瓷收纳容器，由此能够得到可靠性更高、安全性更高的机器人。
图1 (a)是第一实施方式所涉及的传感器元件的剖面图，图1 (b)是第一实施方式所涉及的传感器元件的俯视图。图2 (a)是表示第一实施方式所涉及的传感器元件的配置的分解立体图，图2 (b)表不水晶基板的晶轴方向的结构图。图3 (a)是图2 (a)所示的传感器元件的α轴方向的组装剖面图，图3 (b)是图2 (a)所示的传感器元件的β轴方向的组装剖面图。图4 Ca)是第二实施方式所涉及的传感器元件的压电基板的俯视图，图4 (b)是第二实施方式所涉及的传感器元件的电极的俯视图。图5是表示第二实施方式所涉及的传感器元件的配置的分解立体图。图6是第三实施方式所涉及的传感器元件的剖面图。图7是表示构成传感器元件的压电基板以及电极的其它方式的立体图以及剖面图。图8是表示第四实施方式所涉及的力检测装置的结构图。图9是表示第四实施方式所涉及的力检测装置的其它方式的剖面图。图10 Ca)是使用了第四实施方式所涉及的力检测装置的六轴力检测装置的俯视图，图10 (b)是使用了第四实施方式所涉及的力检测装置的六轴力检测装置的剖面图。图11是表示第五实施方式所涉及的机器人的外观图。
具体实施方式
以下参照附图，对本发明所涉及的实施方式进行说明。第一实施方式图1 (a)是表示第一实施方式所涉及的传感器元件的剖面图，图1 (b)是表示第一实施方式所涉及的传感器元件的俯视图。如图1 (b)所示的P-P'部的截面即图1 (a)所示，本实施方式所涉及的传感器元件100在图示的Y轴方向上层叠有作为压电基板的水晶基板，即、作为第一压电基板的第一水晶基板11和第二水晶基板12、作为第二压电基板的第三水晶基板13和第四水晶基板14、以及作为第三压电基板的第五水晶基板15和第六水晶基板16。另外，在第一水晶基板11的一方的主面Ila侧设置有作为第一电极的第一检测电极21，在另一方的主面Ilb侧设置有作为第二电极的接地电极(以下称GND电极)31，在第二水晶基板12的一方的主面12a侧设置有与第一水晶基板11共用的作为第一电极的第一检测电极21，在另一方的主面12b侧设置有作为第二电极的第二 GND电极32。在第三水晶基板13的一方的主面13a侧设置有作为第三电极的第二检测电极22，在另一方的主面13b侧与第二水晶基板12共用地设置有作为第四电极的的第二 GND电极32 ;在第四水晶基板14的一方的主面14a侧设置有与第三水晶基板13共用的作为第三电极的第二检测电极22，在另一方的主面14b侧设置有作为第四电极的第三GND电极33。在第五水晶基板15的一方的主面15a侧设置有作为第五电极的第三检测电极23，在另一方的主面15b侧与第四水晶基板14共用地设置有作为第六电极的第三GND电极33 ;在第六水晶基板16的一方的主面16a侧设置有与第五水晶基板15共用的作为第五电极的第三检测电极23,在另一方的主面16b侧设置有作为第六电极的第四GND电极34。在层叠的水晶基板11、12、13、14、15、16的外周边部沿Y轴方向延伸地形成有:使第一检测电极21与后述第一外部连接部230a电连接的第一配线41 ;使第二检测电极22与后述第二外部连接部230b电连接的第二配线42 ;使第三检测电极23与后述第三外部连接部230c电连接的第三配线43 ;以及使GND电极31、32、33、34与后述的第四外部连接部230d电连接的第四配线44。其中，在后面对外部连接部230a、230b、230c、230d进行详述。图2 (a)是说明图1所示的传感器元件100的配置的分解立体图，使用图2 (a)针对水晶基板11、12、13、14、15、16与检测电极21、22、23以及GND电极31、32、33、34的配置进行说明。设置在第一水晶基板11的另一方的主面Ilb侧的第一 GND电极31被配置成作为第一连接部的α (—)方向的外沿面(external shape surface)31a位于包含第一水晶基板11的α (—)方向的外沿面Ilc的虚拟面P中。虚拟面P是包含其它水晶基板12、
13、14、15、16的α (一)方向的外沿面12c、13c、14c、15c、16c的虚拟面。而且，其它GND电极32、33、34也与第一 GND电极31同样，被配置成α (—)方向的外沿面32a、33a、34a位于虚拟面P。即、在Y轴方向上观察,水晶基板11、12、13、14、15、16的外沿面llc、12c、13c、14c、15c、16c与GND电极31、32、33、34的外沿面31a、32a、33a、34a被配置成沿面P在Y轴方向上重叠。在作为第一压电基板的第一水晶基板11与第二水晶基板12之间配置有作为第一电极的第一检测电极21。第一检测电极21以如下方式配置:使位置对齐地配置有作为第二电极的GND电极31、32的水晶基板11、12的与外沿面llc、12c (沿虚拟面P的面)不同的面，即、本实施方式中的α ( + )方向的外沿面lld、12d在Y轴方向上与第一检测电极21的α ( + )方向的外沿面21a重叠。
另外，在作为第二压电基板的第三水晶基板13与第四水晶基板14之间配置有作为第三电极的第二检测电极22。第二检测电极22以如下方式配置:使位置对齐地配置有作为第四电极的GND电极32、33的水晶基板13、14的与外沿面13c、14c (沿虚拟面P的面)以及配置第一检测电极21的外沿面21a的α ( + )方向不同方向的面，即、本实施方式中的β ( + )方向的外沿面13d、14d在Y轴方向上与第二检测电极22的α ( + )方向的外沿面22a重叠。进而，在作为第三压电基板的第五水晶基板15与第六水晶基板16之间配置有作为第五电极的第三检测电极23。第三检测电极23以如下方式配置:使位置对齐地配置有作为第六电极的GND电极33、34的水晶基板15、16的与外沿面15c、16c (沿虚拟面P的面)、配置第一检测电极21的外沿面21a的α ( + )方向以及配置第二检测电极22的外沿面22a的β ( + )方向不同的面，即、本实施方式中的β (—)方向的外沿面15d、16d在Y轴方向上与第三检测电极23的β (—)方向的外沿面23a重叠。图3 (a)是图2 (a)所示的α轴方向的剖面示意图，图3 (b)是图2 (a)所示的β轴方向的剖面示意图。如图3 (a)所示，沿虚拟面P配置有水晶基板11、12、13、14、15、16 在 α (-)方向上的外沿面 llc、12c、13c、14c、15c、16c、以及 GND 电极 31、32、33、34 在α (一)方向上的外沿面31a、32a、33a、34a。另外，可与这些GND电极31、32、33、34的外沿面31a、32a、33a、34a电连接并连接到第四外部连接部230d的区域为止形成有第四配线44。另外，如图3 Ca)所示，第一水晶基板11与第二水晶基板12的α ( + )方向的外沿面lld、12d在Y轴方向上观察时与作为第一电极的第一检测电极21的α ( + )方向的外沿面21a被配置成重叠。并且，可将该第一配线41与第一检测电极21的外沿面21a电连接并连接到第一外部连接部230a的区域为止形成有第一配线41。在图3 (b)所示的、图2 (a)的β轴方向剖面图中，第五水晶基板15与第六水晶基板16的β (—)方向的外沿面15d、16d在、轴方向上观察时与作为第三电极的第三检测电极23的β (—)方向的外沿面23a被配置成重叠。并且，可将该第三配线43与第三检测电极23的外沿面23a电连接并连接到第三外部连接部230c的区域为止形成有第三配线43。并且，第三水晶基板13与第四水晶基板14的β ( + )方向的外沿面13d、14d在Y轴方向上观察时与作为第二电极的第二检测电极22的β ( + )方向的外沿面22a被配置成重叠。并且，可将该第二配线42与第二检测电极22的外沿面22a电连接并连接到第二外部连接部230b的区域为止形成有第二配线42。在图2 (b)中，在图2 (a)所示的水晶基板11、12、13、14、15、16的配置中表示了各水晶基板的晶轴方向。此处，水晶基板的晶轴的X轴表不电轴、Y轴表不机械轴、而Z轴表示光轴。如图2 (b)所示，第一水晶基板11与第二水晶基板12由称之为所谓的Y切基板的主面包含X轴与Z轴的基板形成，第一水晶基板11与第二水晶基板12以各晶轴方向彼此成为反方向的方式组合。由此，能够检测出施加到X轴方向的力即、α轴方向的力。第三水晶基板13与第四水晶基板14也使用Y切基板，并被配置于相对于第一水晶基板11与第二水晶基板12的配置绕Y轴旋转90度的方向上，能够检测X轴方向亦即β轴方向的力。另外，第五水晶基板15与第六水晶基板16由主面包含Y轴与Z轴的X切基板形成，第五水晶基板15与第六水晶基板16以各晶轴方向相互成为反方向的方式组合。由此，能够检测出施加到X轴方向的力即、Y轴方向的力。
如此，通过向第一水晶基板11与第二水晶基板12上施加α轴方向的力而产生电荷时，在被第一水晶基板11与第二水晶基板12夹持的第一检测电极21根据产生的电荷而激励出电荷，根据被激励出的电荷量通过后述的运算装置来运算力。同样，被第三水晶基板13和第四水晶基板14检测到的β轴方向的力，根据被第二检测电极22检测到的电荷量来进行运算；被第五水晶基板15和第六水晶基板16检测到的Y轴方向的力，根据被第三检测电极23检测到的电荷量来进行运算。如上所述，GND电极31、32、33、34通过沿水晶基板11、12、13、14、15、16的外沿面11c、12c、13c、14c、15c、16c的外沿面形成的第四配线44而容易地被连接，并且与外部连接部230d电连接。由于检测电极21、22、23的α (—)方向的外沿面比水晶基板11、12、13、
14、15、16的外沿面llc、12c、13c、14c、15c、16c朝内侧离开地形成，因此第四配线44能够避免与检测电极21、22、23电接触。第一配线41虽然也沿着水晶基板11、12、13、14、15、16的α ( + )方向的外沿面形成，但是检测电极22、23的α ( + )方向的外沿面比水晶基板11、12、13、14、15、16的α ( + )方向的外沿面朝内侧离开地形成。因此，能够形成可避免与检测电极22、23的电接触，且与外部连接部230a连接的第一配线41。另外，第二配线42虽然也沿着水晶基板13、14、15、16的β ( + )方向的外沿面形成，但是第三检测电极23的β ( + )方向的外沿面比水晶基板
13、14、15、16的β ( + )方向的外沿面向内侧离开地形成。因此，能够形成可避免与第三检测电极23的电接触，且与外部连接部230b连接的第二配线42。(第二实施方式)图4表示第二实施方式所涉及的传感器元件。第二实施方式所涉及的传感器元件110与第一实施方式所涉及的传感器元件100比较，水晶基板11、12、13、14、检测电极21、22,23,GND电极31、32、33、34的形状不同，而其它构成几乎相同，因此对相同构成标注相同符号，省略详细说明。图4 (a)是作为构成第二实施方式所涉及的传感器元件110的压电基板的水晶基板IA的俯视图，图4 (b)是作为第一电极的检测电极2A、以及作为第二电极的GND电极3A的俯视图。图4 (a)所不的水晶基板IA形成有基板基部lAa、和基板突起部IAb,该基板突起部IAb形成在基板基部IAa的外沿上，在本实施方式中，形成有4个基板突起部IAb。图4 (b)所示的检测电极2A或GND电极3A形成有:检测电极基部2Aa或GND电极基部3Aa、和检测电极突起部2Ab或GND电极突起部3Ab，该检测电极突起部2Ab或GND电极突起部3Ab形成在在检测电极基部2Aa或GND电极基部3Aa的外沿上。检测电极突起部2Ab或GND电极突起部3Ab在本实施方式中形成有一处。图4 Ca)所示的水晶基板IA与图4 (b)所示的检测电极2A以及GND电极3A,如图5所示,与第一实施方式所涉及的传感器兀件100同样地在Y轴方向上层叠而形成传感器兀件110。另外，图5与第一实施方式所涉及的传感器元件100的组装立体图亦即图2相当，是传感器元件110的组装分解立体图。如图5所示，传感器元件110是将水晶基板IA形状的基板沿图2所示的晶轴方向，按第一水晶基板11A、第二水晶基板12A的顺序层叠到第六水晶基板16A。对于GND电极3A形状的电极而言，将GND电极突起部3Ab的排入方向对齐本实施方式中的α (—)方向的线L4，在第一水晶基板IlA的图示的上侧层叠第一 GND电极31�。诘诙Щ�12Α与第二水晶基板13A之间层置第_.GND电极32A,在第四水晶基板14A与第五水晶基板15A之间层叠第三GND电极33A，进而在第六水晶基板16A的图示的下侧层叠第四GND电极34A。检测电极2A被配置成，以被检测α、β、Y轴方向的力的水晶基板IA夹持的方式层叠，且各检测电极突起部2Ab的层叠方向在Y轴方向上不重叠。也就是说，如图5所示，在检测α轴方向的力的第一水晶基板IlA与第二水晶基板12Α之间配置有第一检测电极21�。缂黄鸩垦卅� ( + )方向的线LI而层叠。在检测β轴方向的力的第三水晶基板13Α与第四水晶基板14Α之间配置有第二检测电极22�。缂黄鸩垦卅� ( + )方向的线L2而层叠。在检测Y轴方向的力的第五水晶基板15Α与第六水晶基板16Α之间配置有第三检测电极23�。缂黄鸩垦卅� (—)方向的线L3而层叠。如此配置后，将各电极突起部通过配线41、42、43、44电连接。即、在图5中，未图示的第一配线41沿线LI形成，第二配线42沿线L2形成，第三配线43沿线L3形成，而第四配线44沿线L4形成配线。此时，如图4 (b)所示，配线41、42、43、44沿检测电极突起部2Ab或者GND电极突起部3Ab的外沿部形成并配置，但使配线41、42、43、44的端部41a、42a、43a、44a与电极基部2Aa、3Aa分离形成而确保间隙δ。通过这样形成配线41、42、43、44，可防止在Y轴方向延伸设置配线41、42、43、44时的各电极间的短路。在上述的第一实施方式所涉及的传感器元件100、以及第二实施方式所涉及的传感器元件Iio中，GND电极以及检测电极的形态不局限于图示的板状的电极板的形态。例如，可以是在水晶基板的主面上将Au、Ag、Cu、W等导电性金属通过蒸镀法、溅射法等来形成的电极膜。另外，配线41、42、43、44例如可以涂敷导电性糊而形成，也可以是将传感器元件100、110的水晶基板与各电极之间固接，并在配线41、42、43、44的形成区域将Au、Ag、Cu、W等导电性金属通过蒸镀法、溅射法等来形成的配线膜。(第三实施方式)图6是第三实施方式所涉及的传感器元件的剖面图。第三实施方式所涉及的传感器元件120与第一实施方式所涉及的传感器元件100的不同点是:传感器100的α、β、Y轴方向的力分别使用两片作为压电基板的水晶基板即、6片水晶基板，而传感器120的α、β、Y轴方向的力分别使用I片水晶基板，即3片水晶基板。因此，对第三实施方式所涉及的传感器元件120的说明中，省略与第一实施方式所涉及的传感器元件100相同的结构的相关说明，对同一结构标注相同的附图标记进行说明。图6所示的传感器元件120使用:作为第一压电基板的第一水晶基板11Β、作为第二压电基板的第二水晶基板12Β以及作为第三压电基板的第三水晶基板13Β，并对各水晶基板11Β、12Β、13Β如下那样地配置电极。在第一水晶基板11Β，作为第一电极的第一检测电极21Β被配置于第一水晶基板IlB的一方的主面，即、在表不本实施方式的图6中，第一检测电极21Β被配置于第一水晶基板IlB的图示上侧，在第一水晶基板IlB的另一主面上配置有作为第二电极的第一 GND电极31Β。在第二水晶基板12Β的第一水晶基板IlB —侧，与第一水晶基板IlB共用地配置有作为第四电极的第一 GND电极31Β，且第一 GND电极31Β被第一水晶基板IlB与第二水晶基板12Β夹持。另外，在第二水晶基板12Β的与第一水晶基板IlB —侧相反的一侧配置有作为第三电极的第二检测电极22Β。在第三水晶基板13Β，在本实施方式的图6的例子中，在第二水晶基板12Β侧(图示上侧)的主面侧配置有作为第六电极的第二 GND电极32B，在另一方的主面侧(图示下侧)配置有第三检测电极23B。此处，为了防止第二检测电极22B与第二 GND电极32B的短路，在第二水晶基板12B的第二检测电极22B与第三水晶基板13B的第二 GND电极32B之间设置有非导电性的绝缘部50。绝缘部50优选以以下材料形成，即该材料具备非导电性，且不具备缓和施加给传感器元件120的力的弹性。例如，优选使用陶瓷等非导电性的高刚性材料或通过成膜技术形成的例如Si02、TiN、Al2O3等非导电性被覆膜。在如此构成的传感器元件120中，第一水晶基板IlB以及第二水晶基板12B由Y切的水晶基板形成，能够绕Y轴错开90度旋转位置来检测α轴方向与β轴方向的力，第三水晶基板13Β由X切的水晶基板形成，能够检测Y轴方向的力。另外，检测电极以及GND电极的配置不局限于图6所示的上述方式，只要在电极彼此接触的部位配置绝缘部50即可。另外，还可以与构成第一实施方式所涉及的传感器元件100的使用两个水晶基板检测一方向的方式相互组合。对于上述的传感器元件100、110、120，构成传感器元件100、110、120的压电基板以及电极的平面形状不局限于上述形态，还可以是图7例示的形状。图7 (a)是具有圆形外沿的压电基板IOC与检测电极20C或者GND电极30C的立体图以及R — V方向的剖面图，图7 (b)是基板基部IODa具有圆形外沿且在基板基部IODa的外沿上设置有基板突起IODb的压电基板IOD与检测电极20D或GND电极30D的立体图以及S、一 S'、一 S"、一S"'方向的剖面图。图7 (a)所示的压电基板IOC的外沿被形成为近似圆形。被组装于该压电基板IOC的检测电极20C或GND电极30C的外沿也形成为近似圆形。此时，通过检测电极20C或GND电极30C的配线连接的连接部20Ca或30Ca形成为与压电基板IOC的外沿重叠，其它部分如图7 (a)的Ri方向截面所示，形成为检测电极20C或GND电极30C的外沿比压电基板IOC的外沿更靠内侧。图7 (b)所不的压电基板IOD具备:具有近似圆形的外沿的基板基部IODa和基板突起10Db，该基板突起IODb形成在基板基部IODa的外周上。与该压电基板IOD组合的检测电极20D或GND电极30D具有与基板基部IODa几乎相同的形状的检测电极基部20Da或GND电极基部30Da，在检测电极基部20Da或GND电极基部30Da的外沿部设置有至少一处检测电极突起部20Db或GND电极突起部30Db。检测电极突起部20Db或GND电极突起部30Db与任意一方的基板突起IODb对齐并层叠，而形成有与检测电极突起部20Db或GND电极突起部30Db连接的配线。配线的连接方法与第二实施方式相同，因此省略详细说明。作为传感器元件构成的压电基板以及电极不局限于图7 (a)、图7 (b)所示的形状，只要是形成为:具有至少外沿的一部分与压电基板的外沿的一部分重叠地形成的电极即可。(第四实施方式)图8是表示第四实施方式所涉及的力检测装置1000的示意剖面图。如图8所示，力检测装置1000是上述传感器元件100、110、120中的任意一个，在本实施方式中，传感器元件100被收纳于容器200 (以下称封装200)中，经由形成在封装200的外部连接部230与运算装置500电连接。封装200在通过公知的方法将由陶瓷形成的第一封装基板210与由陶瓷形成且形成为框状的第二封装基板220接合，在形成的收纳空间中收纳传感器元件100，通过公知的接合方法优选气密地将第二封装基板220的与第一封装基板210的接合部相反的一侧的开口部，经由金属制的盖240对第二封装基板220的盖接合面部接合。
通过将传感器元件100收纳于被如此气密地保持的封装200的内部，由此能够阻止例如水或者油等液体对传感器元件100的收纳部的浸入等外部环境的影响，能够长期维持传感器元件100的耐用性。进一步，能够提高第二封装基板220、第一封装基板210以及盖240的接合部的气密性，阻止腐蚀性气体的浸入、水蒸气的浸入等气体的浸入，能够更加长期地维持传感器元件100的耐用性。另外，除了陶瓷的封装200以外，使用树脂对传感器元件100进行塑封(被覆)也能够气密地保持传感器元件100。盖240优选以具有弹性的金属形成，以使在其与第二封装基板220接合的状态下，以规定的压力将传感器元件100向传感器元件100的基板以及电极的层叠方向按压。优选采用例如不锈钢、钛合金、铝合金等耐腐蚀性优良的金属。在第一封装基板210上形成有作为连接电极的外部连接部230。外部连接部230形成为:与形成在收纳于封装200的内部的传感器元件100上的配线41、42、43、44电连接，并与连接于运算装置500的连接配线600电连接。外部连接部230是通过对第一检测电极21B将作为导电性材料的例如Au、W、Ag、Cu等金属材料通过溅射法、蒸镀法、或者CVD等方法成膜而形成，在导电性糊等有机材料的情况下，以印刷、涂敷等方法形成。如上所述，传感器元件100通过盖240向第一封装基板210按压，形成在传感器元件100上的、第一配线41与第一外部连接部230a连接，第二配线42与第二外部连接部230b连接，第三配线43与第三外部连接部230c连接，第四配线44与第四外部配线部230d连接。进而，与第一配线41连接的第一检测电极21与α轴方向运算装置510连接，与第二配线42连接的第二检测电极22与β轴方向运算装置520连接，与第三配线43连接的第三检测电极23与Y轴方向运算装置530连接，与第四配线44连接的GND电极31、32、33、34与GND540连接(参照图1 3)。进而，上述力检测装置1000被未图示被检测装置的基台310、320夹持并按压固定。运算装置500具备变换检测电极21、22、23的电荷的QV放大器，对经由基台310、320施加给被检测装置的力。通过使用作为绝缘体陶瓷的封装200构成力检测装置1000，由此能够在封装200的内部容易地形成作为连接电极的连接部。进一步，作为第四实施方式的其它示例来表示于图9中的封装201所示，通过与第二封装基板221与第一封装基板210的连接部邻接地形成能够在侧面部连接电极形成部221a和配线41、42、43、44的电极231，由此能够进一步增大电连接面积，更加提高连接的可靠性和稳定性。另外，本实施方式所涉及的力检测装置1000通过将上述实施方式所涉及的传感器元件100、110、120收纳于封装200或封装201中，使操作简便，并实现小型化，因此即使是在机器人等安装空间狭小的装置上，也能容易地设置。图10 (a)是表示能够使用第四实施方式所涉及的力检测装置1000来检测扭矩的六轴力检测装置2000的概况的俯视图，图10 (b)是图10 (a)所示的T 一 Ti部的剖面图。如图10 (a)、图10 (b)所示，六轴力检测装置2000构成为通过基台311、321固定4个力检测装置1000。通过这种六轴力检测装置2000的方式，能够根据所配置的4个力检测装置1000的装置间的距离、由各力检测装置1000得到的力求取绕α轴、β轴以及Y轴各轴的扭矩。(第五实施方式)图11是表示使用第三实施方式所涉及的力检测装置1000或六轴力检测装置2000的机器人3000的构成的外观图。机器人3000由主体部3100、臂部3200以及机械手部3300等构成。主体部3100例如被固定在地面、墙壁、天棚、可移动的台车等上。臂部3200被设置为相对于主体部3100可动，在主体部3100中，内置有产生用于使臂部3200旋转的动力的未图示的致动器、控制致动器的控制部等。臂部3200由第一框架3210、第二框架3220、第三框架3230、第四框架3240以及第五框架3250构成。第一框架3210经由旋转曲轴可旋转或可弯曲地与主体部3100连接。第二框架3220经由旋转曲轴与第一框架3210以及第三框架3230连接。第三框架3230经由旋转曲轴与第二框架3220以及第四框架3240连接。第四框架3240经由旋转曲轴与第三框架3230以及第五框架3250连接。第五框架3250经由旋转曲轴与第四框架3240连接。臂部3200通过控制部的控制，各框架3210 3250以各旋转曲轴为中心复合性地旋转或弯曲，进行动作。在臂部3200的第五框架3250中，在与第四框架3240的连接部的另一方侧安装有机械手部3300。机械手部3300具有能够把持对象物的机械手3310、以及内置有使机械手3310进行旋转动作的马达的机械手连接部3320，机械手部3300通过机械手连接部3320与第五框架3250连接。在机械手连接部3320中除了马达之外还内置有第三实施方式所涉及的力检测装置1000或六轴力检测装置2000，能够在机械手部3300通过控制部的控制移动到规定的动作位置时，通过力检测装置1000或六轴力检测装置2000，通过力来检测与障碍物的接触、或者因超过规定位置的动作命令所引发的与对象物的接触等，并向机器人3000的控制部反�。凳┗乇芏鳌Ｍü褂谜庵只魅�3000，能够得到如下机器人，使其能够容易地实施在以往的位置控制下无法应对的障碍物回避动作、对象物损伤回避动作等，能够安全、细致地实施作业。另外，不局限于本 实施方式，例如还能够适用于双臂机器人。附图标记说明11、12、13、13、14、15、16…压电基板(水晶基板);21、22、23…检测电极、31、32、33、34...接地电极(GND电极)；41、42、43、44…配线；100…传感器元件、230…外部连接部
权利要求
1.一种传感器元件，其特征在于， 在设为α轴、与上述α轴正交的β轴以及与上述α轴与上述β轴正交的Y轴作为空间坐标轴的情况下， 该传感器元件是将电极设置在压电基板的主面侧并沿上述Y轴方向层叠上述压电基板和电极而成，该压电基板具有包含上述α轴与上述β轴的主面， 在检测上述α轴方向的力的第一压电基板的一方的主面设置有第一电极，在另一方的主面设置有第二电极；在检测上述β轴方向的力的第二压电基板的一方的主面设置有第三电极，在另一方的主面设置有第四电极；在检测上述Y轴方向的力的第三压电基板的一方的主面设置有第五电极，在另一方的主面设置有第六电极， 上述第一电极以及上述第二电极具备上述第一电极的第一连接部和上述第二电极的第二连接部，上述第一连接部和上述第二连接部被配置成上述第一电极以及上述第二电极的外沿部的一部分与上述第一压电基板的上述主面的外沿部的一部分重叠，上述第一连接部与上述第二连接部被配置成在上述Y轴的方向上观察时彼此不重叠， 上述第三电极以及上述第四电极具备上述第三电极的第三连接部和上述第四电极的第四连接部，上述第三连接部和上述第四连接部被配置成上述第三电极以及上述第四电极的外沿部的一部分与上述第二压电基板的上述主面的外沿部的一部分重叠，上述第三连接部与上述第四连接部被配置成在上述Y轴的方向上观察时彼此不重叠， 上述第五电极以及上述第六电极具备上述第五电极的第五连接部和上述第六电极的第六连接部，上述第五连接部和上述第六连接部被配置成上述第五电极以及上述第六电极的外沿部的一部分与上述第三压电基板的上述主面的外沿部的一部分重叠，上述第五连接部与上述第六连接部被配置成在上述Y轴的方向上观察时彼此不重叠， 在上述第一压电基板、第二压电基板、第三压电基板的外周部的一部分形成有:将上述第一连接部与第一外部连接部电连接的第一配线、将上述第三连接部与第二外部连接部电连接的第二配线、以及将上述第五连接部与第三外部连接部电连接的第三配线， 形成有连接上述第二连接部、第四连接部以及第六连接部并且与第四外部连接部连接的第四配线。
2.根据权利要求1所述的传感器元件，其特征在于， 上述第一压电基板至第三压电基板在上述Y轴方向上观察时，具备突起部，上述第一连接部至第六连接部与上述突起部的外沿部的至少一部分重叠。
3.根据权利要 求1或2所述的传感器元件，其特征在于， 上述第一压电基板至第三压电基板由水晶形成，上述第一压电基板、第二压电基板为Y切基板，上述第三压电基板为X切基板。
4.一种力检测装置，其特征在于，在设为α轴、与上述α轴正交的β轴以及与上述α轴与上述β轴正交的Y轴作为空间坐标轴情况下， 该力检测装置具备: 传感器元件；运算上述α轴方向的力的第一运算装置；运算上述β轴方向的力的第二运算装置；以及运算上述Y轴方向的力的第三运算装置， 其中， 该传感器元件是将电极设置在压电基板的主面并沿上述Y轴方向层叠上述压电基板和电极而成，该压电基板具有包含上述α轴与上述β轴的主面， 在检测上述α轴方向的力的第一压电基板的一方的主面设置有第一电极，在另一方的主面设置有第二电极；在检测上述β轴方向的力的第二压电基板的一方的主面设置有第三电极，在另一方的主面设置有第四电极；在检测上述Y轴方向的力的第三压电基板的一方的主面设置有第五电极，在另一方的主面设置有第六电极， 上述第一电极以及上述第二电极具备上述第一电极的第一连接部和上述第二电极的第二连接部，上述第一连接部和上述第二连接部被配置成上述第一电极以及上述第二电极的外沿部的一部分与上述第一压电基板的上述主面的外沿部的一部分重叠，上述第一连接部与上述第二连接部被配置成在上述Y轴方向上观察时彼此不重叠， 上述第三电极 以及上述第四电极具备上述第三电极的第三连接部和上述第四电极的第四连接部，上述第三连接部和上述第四连接部被配置成上述第三电极以及上述第四电极的外沿部的一部分与上述第二压电基板的上述主面的外沿部的一部分重叠，上述第三连接部与上述第四连接部被配置成在上述Y轴方向上观察时彼此不重叠， 上述第五电极以及上述第六电极具备上述第五电极的第五连接部和上述第六电极的第六连接部，上述第五连接部与上述第六连接部被配置成上述第五电极以及上述第六电极的外沿部的一部分与上述第三压电基板的上述主面的外沿部的一部分重叠，上述第五连接部与上述第六连接部被配置成在上述Y轴方向上观察时彼此不重叠， 在上述第一压电基板、第二压电基板、第三压电基板的外周部的一部分形成有:将上述第一连接部与第一外部连接部电连接的第一配线、将上述第三连接部与第二外部连接部电连接的第二配线、将上述第五连接部与第三外部连接部电连接的第三配线， 形成有连接上述第二连接部、第四连接部以及第六连接部并且与第四外部连接部连接的第四配线， 上述第一外部连接部与上述第一运算装置电连接，上述第二外部连接部与上述第二运算装置电连接，上述第三外部连接部与上述第三运算装置电连接，上述第四外部连接部与地线电连接。
5.根据权利要求4所述的力检测装置，其特征在于， 上述第一压电基板至第三压电基板在上述Y轴方向上观察时，具备突起部，上述第一连接部至第六连接部与上述突起部的外沿部的至少一部分重叠。
6.根据权利要求4或5所述的力检测装置，其特征在于， 上述第一压电基板至第三压电基板由水晶形成，上述第一压电基板、第二压电基板为Y切基板，上述第三压电基板为X切基板。
7.根据权利要求4到6中任意一项所述的力检测装置，其特征在于， 上述传感器元件被收纳于收纳容器中，该收纳容器具有收纳上述传感器元件的收纳部， 在上述收纳容器中，上述第一外部连接部、第二外部连接部、第三外部连接部、第四外部连接部延伸而设置于上述收纳部，上述传感器元件的上述第一配线、第二配线、第三配线、第四配线与上述第一外部连接部、第二外部连接部、第三外部连接部、第四外部连接部电连接。
8.根据权利要求7所述的力检测装置，其特征在于，上述收纳容器配置有筒状的收纳容器体、收纳容器基板和盖体，该收纳容器基板配置于上述收纳容器体的某一方的开口部，该盖体配置于另一方的开口部， 在上述收纳容器体上接合上述收纳容器基板和上述盖体来形成上述收纳部， 至少上述收纳容器体以及上述收纳容器基板为陶瓷。
9.一种机器人,其特征在于,在设为α轴、与上述α轴正交的β轴以及与上述α轴与上述β轴正交的Y轴作为空间坐标轴情况下， 该机器人具备力检测装置， 该力检测装置具备:传感器元件；运算上述α轴方向的力的第一运算装置；运算上述β轴方向的力的第二运算装置；以及运算上述Y轴方向的力的第三运算装置， 其中， 该传感器元件是将电极设置在压电基板的主面并沿上述Y轴方向层叠上述压电基板和电极而成，该压电基板具有包含上述α轴与上述β轴的主面， 在检测上述α轴方向的力的第一压电基板的一方的主面设置有第一电极，在另一方的主面设置有第二电极；在检测上述β轴方向的力的第二压电基板的一方的主面设置有第三电极，在另一方的主面设置有第四电极；在检测上述Y轴方向的力的第三压电基板的一方的主面设置有第五电极，在另一方的主面设置有第六电极， 上述第一电极 以及上述第二电极具备上述第一电极的第一连接部和上述第二电极的第二连接部，上述第一连接部与上述第二连接部被配置成上述第一电极以及上述第二电极的外沿部的一部分与上述第一压电基板的上述主面的外沿部的一部分重叠，上述第一连接部与上述第二连接部被配置成在上述Y轴方向上观察时彼此不重叠， 上述第三电极以及上述第四电极具备上述第三电极的第三连接部和上述第四电极的第四连接部，上述第三连接部和上述第四连接部被配置成上述第三电极以及上述第四电极的外沿部的一部分与上述第二压电基板的上述主面的外沿部的一部分重叠，上述第三连接部与上述第四连接部被配置成在上述Y轴方向上观察时彼此不重叠， 上述第五电极以及上述第六电极具备上述第五电极的第五连接部和上述第六电极的第六连接部，上述第五连接部和上述第六连接部被配置成上述第五电极以及上述第六电极的外沿部的一部分与上述第三压电基板的上述主面的外沿部的一部分重叠，上述第五连接部与上述第六连接部被配置成在上述Y轴方向上观察时彼此不重叠， 在上述第一压电基板、第二压电基板、第三压电基板的外周部的一部分，形成有:将上述第一连接部与第一外部连接部进电连接的第一配线、将上述第三连接部与第二外部连接部电连接的第二配线、将上述第五连接部与第三外部连接部电连接的第三配线， 形成有连接上述第二连接部、第四连接部以及第六连接部并且与第四外部连接部连接的第四配线； 上述第一外部连接部与上述第一运算装置电连接，上述第二外部连接部与上述第二运算装置电连接，上述第三外部连接部与上述第三运算装置电连接，上述第四外部连接部与地线电连接。
10.根据权利要求9所述的机器人，其特征在于， 上述第一压电基板至第三压电基板在上述Y轴方向上观察时，具备突起部，上述第一连接部至第六连接部与上述突起部的外沿部的至少一部分重叠。
11.根据权利要求9或10所述的机器人，其特征在于， 上述第一压电基板至第三压电基板由水晶形成，上述第一压电基板、第二压电基板为Y切基板，上述第三压电基板为X切基板。
12.根据权利要求9到11中任意一项所述的机器人，其特征在于， 上述传感器元件被收纳于收纳容器中，该收纳容器具有收纳上述传感器元件的收纳部， 在上述收纳容器中，上述第一外部连接部、第二外部连接部、第三外部连接部、第四外部连接部延伸而设置于上述收纳部，上述传感器元件的上述第一配线、第二配线、第三配线、第四配线与上述第一外部连接部、第二外部连接部、第三外部连接部、第四外部连接部电连接。
13.根据权利要求12所述的机器人，其特征在于， 上述收纳容器配置有筒状的收纳容器体、收纳容器基板和盖体，该收纳容器基板配置在上述收纳容器体的某一方的开口部，该盖体配置在另一方的开口部， 在上述收纳容器体上接合上述收纳容器基板和上述盖体接合来形成上述收纳部， 至少上述收纳容器体以及上述收纳容器基板为陶瓷。
14.一种传感器元件，其特征在于， 在设为α轴、与上述α轴正交的β轴以及与上述α轴与上述β轴正交的Y轴作为空间坐标轴情况下，将电极设置在压电基板的主面并沿上述Y轴方向层叠上述压电基板和电极而成，该压电基板具有包含上述α轴与上述β轴的主面， 该传感器元件具有: 第一压电基板，该第一压电基板在一方的主面设置有第一电极，在另一方的主面设置有第二电极，该第一压电基板检测上述α轴方向的力； 第二压电基板，该第二压电基板在一方的主面设置有第三电极，在另一方的主面设置有第四电极，该第二压电基板检测上述β轴方向的力； 第三压电基板，该第三压电基板在一方的主面设置有第五电极，在另一方的主面设置有第六电极，该第三压电基板检测上述Y轴方向的力； 第一连接部，该第一连接部设置于上述第一电极，并被配置成使上述第一电极的外沿部与上述第一压电基板的上述主面的外沿部重叠； 第二连接部，该第二连接部设置于上述第二电极，并被配置成使上述第二电极的外沿部与上述第一压电基板的上述主面的外沿部重叠； 第三连接部，该第三连接部设置于上述第三电极，并被配置成使上述第三电极的外沿部与上述第二压电基板的上述主面的外沿部重叠； 第四连接部，该第四连接部设置于上述第四电极，并被配置成使上述第四电极的外沿部与上述第二压电基板的上述主面的外沿部重叠； 第五连接部，该第五连接部设置于上述第五电极，并被配置成使上述第五电极的外沿部与上述第三压电基板的上述主面的外沿部重叠； 第六连接部，该第六连接部设置于上述第六电极，并被配置成使上述第六电极的外沿部与上述第三压电基板的上述主面的外沿部重叠； 第一配线，该第一配线将上述第一连接部与第一外部连接部电连接；第二配线，该第二配线将上述第三连接部与第二外部连接部电连接； 第三配线，该第三配线将上述第五连接部与第三外部连接部电连接；以及第四配线，该第四配线将上述第二连接部、第四连接部及第六连接部与第四外部连接部电连接， 上述第一连接部以及上述第二连接部被配置成在上述Y轴方向上观察时彼此不重叠， 上述第三连接部以及上述第四连接部被配置成在上述Y轴方向上观察时彼此不重叠， 上述第五连接部以及上述第六连接部被配置成在上述Y轴方向上观察时彼此不重叠。
15.一种力检出装置，其特征在于，在设为α轴、与上述α轴正交的β轴以及与上述α轴与上述β轴正交的Y轴作为空间坐标轴情况下， 该力检出装置具备: 传感器元件；运算上述α轴方向的力的第一运算装置；运算上述β轴方向的力的第二运算装置；以及运算上述Y轴方向的力的第三运算装置， 其中，该传感器元件是将电极设置在压电基板的主面并沿上述Y轴方向层叠上述压电基板和电极而成，该压电基板具有包含上述α轴与上述β轴的主面， 该传感器元件具有: 第一压电基板，该第一压电基板在一方的主面设置有第一电极，在另一方的主面设置有第二电极，该第一压电基板检测上述α轴方向的力； 第二压电基板，该第二压电基板在一方的主面设置有第三电极，在另一方的主面设置有第四电极，该第二压电基板检测上述β轴方向的力； 第三压电基板，该第三压电基板在一方的主面设置有第五电极，在另一方的主面设置有第六电极，该第三压电基板检测上述Y轴方向的力； 第一连接部，该第一连接部设置于上述第一电极，并被配置成使上述第一电极的外沿部与上述第一压电基板的上述主面的外沿部重叠； 第二连接部，该第二连接部设置于上述第二电极，并被配置成使上述第二电极的外沿部与上述第一压电基板的上述主面的外沿部重叠； 第三连接部，该第三连接部设置于上述第三电极，并被配置成使上述第三电极的外沿部与上述第二压电基板的上述主面的外沿部重叠； 第四连接部，该第四连接部设置于上述第四电极，并被配置成使上述第四电极的外沿部与上述第二压电基板的上述主面的外沿部重叠； 第五连接部，该第五连接部设置于上述第五电极，并被配置成使上述第五电极的外沿部与上述第三压电基板的上述主面的外沿部重叠； 第六连接部，该第六连接部设置于上述第六电极，并被配置成使上述第六电极的外沿部与上述第三压电基板的上述主面的外沿部重叠； 第一配线，该第一配线将上述第一连接部与第一外部连接部电连接； 第二配线，该第二配线将上述第三连接部与第二外部连接部电连接； 第三配线，该第三配线将上述第五连接部与第三外部连接部电连接；以及第四配线，该第四配线将上述第二连接部、第四连接部及第六连接部与第四外部连接部电连接， 其中， 上述第一外部连接部与上述第一运算装置电连接， 上述第二外部连接部与上述第二运算装置电连接， 上述第三外部连接部与上述第三运算装置电连接， 上述第四外部连接部与地线电连接， 上述第一连接部以及上述第二连接部被配置成在上述Y轴方向上观察时彼此不重 叠， 上述第三连接部以及上述第四连接部被配置成在上述Y轴方向上观察时彼此不重叠， 上述第五连接部以及上述第六连接部被配置成在上述Y轴方向上观察时彼此不重叠。
16.—种机器人，其特征在于，在设为α轴、与上述α轴正交的β轴以及与上述α轴与上述β轴正交的Y轴作为空间坐标轴情况下， 该机器人具备:力检测装置；被设置为可转动的臂部；以及通过压电基板而设置于上述臂部并能够把持对象物的机械手部； 其中，该力检测装置具备:传感器元件；运算上述α轴方向的力的第一运算装置；运算上述β轴方向的力的第二运算装置；以及运算上述Y轴方向的力的第三运算装置， 其中，该传感器元件是将电极设置在压电基板的主面并沿上述Y轴方向层叠上述压电基板和电极而成，该压电基板具有包含上述α轴与上述β轴的主面， 该传感器元件具有: 第一压电基板，该第一压电基板在一方的主面设置有第一电极，在另一方的主面设置有第二电极，该第一压电基板检测上述α轴方向的力； 第二压电基板，该第二压电基板在一方的主面设置有第三电极，在另一方的主面设置有第四电极，该第二压电基板检测上述β轴方向的力； 第三压电基板，该第三压电基板在一方的主面设置有第五电极，在另一方的主面设置有第六电极，该第三压电基板检测上述Y轴方向的力； 第一连接部，该第一连接部设置于上述第一电极，并被配置成使上述第一电极的外沿部与上述第一压电基板的上述主面的外沿部重叠； 第二连接部，该第二连接部设置于上述第二电极，并被配置成使上述第二电极的外沿部与上述第一压电基板的上述主面的外沿部重叠； 第三连接部，该第三连接部设置于上述第三电极，并被配置成使上述第三电极的外沿部与上述第二压电基板的上述主面的外沿部重叠； 第四连接部，该第四连接部设置于上述第四电极，并被配置成使上述第四电极的外沿部与上述第二压电基板的上述主面的外沿部重叠； 第五连接部，该第五连接部设置于上述第五电极，并被配置成使上述第五电极的外沿部与上述第三压电基板的上述主面的外沿部重叠； 第六连接部，该第六连接部设置于上述第六电极，并被配置成使上述第六电极的外沿部与上述第三压电基板的上述主面的外沿部重叠； 第一配线，该第一配线将上述第一连接部与第一外部连接部电连接； 第二配线，该第二配线将上述第三连接部与第二外部连接部电连接； 第三配线，该第三配线将上述第五连接部与第三外部连接部电连接；以及第四配线，该第四配线将上述第二连接部、第四连接部及第六连接部与第四外部连接部电连接， 其中， 上述第一外部连接部与上述第一运算装置电连接， 上述第二外部连接部与上述第二运算装置电连接， 上述第三外部连接部与上述第三运算装置电连接， 上述第四外部连接部与地线电连接， 上述第一连接部以及上述第二连接部被配置成在上述Y轴方向上观察时彼此不重叠， 上述第三连接部以及上述第四连接部被配置成在上述Y轴方向上观察时彼此不重叠， 上述第五连接部以及上述第六连接部被配置成在上述Y轴方向上观察时彼此不重 叠。
17.根据权利要求16所述的机器人，其特征在于， 上述第一压电基板、上述第二压电基板以及上述第三压电基板在与上述Y轴不同的方向上设置有突起部， 上述第一连接部、上述第二连接部、上述第三连接部、上述第四连接部、上述第五连接部以及上述第六连接部与上述突起部的外沿部中的任意一个重叠。
18.根据权利要求16或17所述的机器人，其特征在于， 上述第一压电基板、上述第二压电基板以及上述第三压电基板由水晶形成， 上述第一压电基板以及上述第二压电基板为Y切基板，上述第三压电基板为X切基板。
19.根据权利要求16至18中任意一项所述的机器人，其特征在于，上述传感器元件被收纳于收纳容器， 在上述收纳容器中具备上述第一外部连接部、上述第二外部连接部、上述第三外部连接部以及上述第四外部连接部， 上述第一配线与上述第一外部连接部电连接， 上述第二配线与上述第二外部连接部电连接， 上述第三配线与上述第三外部连接部电连接， 上述第四配线与上述第四外部连接部电连接。
20.根据权利要求19所述的机器人，其特征在于， 上述收纳容器配置有筒状的收纳容器体、收纳容器基板和盖体，该收纳容器基板配置在上述收纳容器体的某一方的开口部，该盖体配置在另一方的开口部， 在上述收纳容器体上接合上述收纳容器基板和上述盖体来形成上述收纳部， 至少上述收纳容器体以及上述收纳容器基板为陶瓷。
21.—种传感器元件，其特征在于，该传感器元件是层叠压电基板以及电极而成，该传感器元件具备: 上述电极的连接部，该连接部被配置成使上述电极的外沿部的一部分与上述压电基板的外沿部的一部分重叠；以及 配线，该配线将上述连接部与外部连接部电连接， 在上述层叠的方向上观察时，接地的上述连接部与不接地的上述连接部被配置成彼此不重叠。
22.—种力检测装置，其特征在于，具备: 压电基板； 电极； 上述电极的连接部，该连接部被配置成使上述电极的外沿部的一部分与上述压电基板的外沿部的一部分重叠；以及 配线，该配线将上述连接部与外部连接部电连接， 在上述层叠的方向上 观察时，接地的上述连接部与不接地的上述连接部被配置成彼此不重叠，从而检测施加给上述压电基板的力。
23.—种机器人,其特征在于,具备: 压电基板； 电极； 上述电极的连接部，该连接部被配置成使上述电极的外沿部的一部分与上述压电基板的外沿部的一部分重叠； 配线，该配线将上述连接部与外部连接部电连接；以及 臂部，该臂部具备上述压电基板、上述电极、上述连接部以及上述配线， 在上述层叠的方向上观察时，接地的上述连接部与不接地的上述连接部被配置成彼此不重叠。
全文摘要
本发明涉及传感器元件、力检测装置以及机器人。在设为α轴、与上述α轴正交的β轴以及与上述α轴与上述β轴正交的γ轴作为空间坐标轴情况下，传感器元件是将压电基板和电极在上述γ轴方向上层叠而形成的，传感器元件具备连接部，连接部被配置成上述电极的外沿部的一部分与上述压电基板的外沿部的一部分重叠，在上述γ轴方向上观察时上述连接部被配置成彼此不重叠，在上述压电基板的外周部的一部分形成有将上述连接部与外部连接部电连接的配线。通过本发明能够得到可缩小配线空间的小型的力检测装置。
文档编号G01L5/16GK103105250SQ20121044302
公开日2013年5月15日 申请日期2012年11月8日 优先权日2011年11月8日
发明者松本隆伸, 神谷俊幸, 冈秀明, 河合宏纪, 下平泰裕 申请人:精工爱普生株式会社
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
