專利名稱：靜電電容式力傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過靜電電容檢測(cè)由于施加的力產(chǎn)生的傳感器體的變形，根據(jù)檢測(cè)的靜電電容計(jì)算并輸出施加的力分量和力矩分量的靜電電容式力傳感器。
背景技術(shù)：
伴隨機(jī)器人的使用的高度發(fā)展，為了適當(dāng)?shù)乜刂茩C(jī)器人產(chǎn)生的力，要求檢測(cè)多個(gè)軸向的力分量和力矩分量的力傳感器。作為這樣的力傳感器，有應(yīng)變儀式力傳感器、靜電電容式力傳感器。應(yīng)變儀式力傳感器是使用應(yīng)變儀檢測(cè)在傳感器體上產(chǎn)生的應(yīng)變，根據(jù)檢測(cè)的應(yīng)變計(jì)算并輸出施加的力分量和力矩分量的方式。在該方式中，通過檢測(cè)傳感器體的多個(gè)地方的應(yīng)變，能夠計(jì)算多個(gè)軸向的力分量和力矩分量，制作用于輸出正交三個(gè)軸的直線軸方向的力和圍繞這些軸中的各個(gè)軸的力矩總共六個(gè)軸分量的力傳感器。靜電電容式力傳感器是通過靜電電容檢測(cè)由于施加的力產(chǎn)生的傳感器體的變形， 根據(jù)檢測(cè)到的靜電電容計(jì)算并輸出施加的力分量和力矩分量的方式。根據(jù)該方式，通過把能夠檢測(cè)的力分量和力矩分量限定為三個(gè)軸分量，能夠制造結(jié)構(gòu)簡單、非常廉價(jià)的力傳感器。在日本特開平4-148833號(hào)公報(bào)中，記載有這樣的力檢測(cè)裝置把固定基板和可撓基板相向配置，固定在裝置框架上，通過在該固定基板的、與上述可撓基板相向的一側(cè)的面上形成的電極、和在該可撓基板的、與上述固定基板相向的一側(cè)的面上形成的電極形成電容元件。然后利用當(dāng)從外部向在該可撓基板上設(shè)置的作用體作用力時(shí)該可撓基板撓曲，靜電電容變化的情況，檢測(cè)其靜電電容，由此作為多軸方向的力分量檢測(cè)從外部作用的力。在日本特開2001-27570號(hào)公報(bào)中，記載有用導(dǎo)電性彈性體構(gòu)成膜片部和可動(dòng)電極板，通過施加在操作部上的力可動(dòng)電極板偏轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)的靜電電容式力傳感器。應(yīng)變儀式力傳感器，采用在傳感器體的多個(gè)地方粘接應(yīng)變儀的方法，存在傳感器體的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，粘接作業(yè)需要很大的作業(yè)工時(shí)，成本高的問題。靜電電容式力傳感器是通過從外部施加的力發(fā)生位移，靜電電容變化的結(jié)構(gòu)，通過檢測(cè)該靜電電容來檢測(cè)施加的力。在上述的日本特開平4-148833號(hào)公報(bào)中公開了靜電電容式力傳感器的基本的結(jié)構(gòu)。在該結(jié)構(gòu)中，當(dāng)從外部施加力時(shí)可撓基板撓曲，靜電電容變化。表示了把該靜電電容式力傳感器作為加速度傳感器使用的例子，該力檢測(cè)裝置的形狀相當(dāng)小，可以設(shè)想檢測(cè)的力也小。在檢測(cè)的力大，形狀也增大的情況下通過做成簡單形狀的可撓基板難于得到良好的撓曲特性，難于得到良好的檢測(cè)精度?？紤]裝置框架使用與可撓基板以及固定基板不同的材質(zhì)，此時(shí)，當(dāng)周圍溫度變化時(shí)，因?yàn)橛捎诓馁|(zhì)的線膨脹系數(shù)的不同導(dǎo)致的熱膨脹差，從裝置框架受到壓縮或者伸展的力，可撓基板以及固定基板上發(fā)生撓曲。當(dāng)力檢測(cè)裝置的形狀小時(shí)因?yàn)閾锨∷杂绊懶?，但是?dāng)形狀變大時(shí)，熱膨脹差增大，可撓基板以及固定基板發(fā)生大的撓曲。因?yàn)橛捎谠摀锨o電電容變化所以檢測(cè)值變動(dòng)，有損于檢測(cè)的穩(wěn)定性。靜電電容式力傳感器，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡單，所以有時(shí)用彈性體制作傳感器體。在用彈性體制作傳感器體的情況下，因?yàn)椴荒苣褪艽蟮牧?，所以難于制作檢測(cè)強(qiáng)的力的傳感器，另外，因?yàn)閭鞲衅黧w由于力產(chǎn)生變形時(shí)的復(fù)原性差，所以檢測(cè)精度差。因?yàn)閺椥泽w由溫度引起的熱膨脹大，隨時(shí)間變化的形狀變化、材質(zhì)變化大，所以不能實(shí)現(xiàn)精度良好的力傳感器。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、而且廉價(jià)的靜電電容式力傳感器，其能夠應(yīng)對(duì)從小的力到大的力，檢測(cè)精度良好，對(duì)于溫度變化檢測(cè)的穩(wěn)定性良好。本發(fā)明的靜電電容式力傳感器，具有在外部的裝置或者基部上安裝固定的固定部；安裝承受來自外部的力作用的物體的負(fù)荷安裝部；傳遞對(duì)上述負(fù)荷安裝部施加的力的負(fù)荷傳遞部；在上述固定部和上述負(fù)荷傳遞部之間形成的彈性部；在上述固定部上安裝的固定板；在上述負(fù)荷傳遞部的、與上述固定板相向的一側(cè)的面上形成的位移電極；和在上述固定板的、與上述負(fù)荷傳遞部相向的一側(cè)的面上形成的固定電極。并且，通過將上述位移電極或者上述固定電極中的某一方或者它們雙方分割成電氣獨(dú)立的三個(gè)以上的電極，形成由上述位移電極和上述固定電極組成的三個(gè)以上的電容元件，通過用線膨脹系數(shù)大體相等的材料構(gòu)成上述固定部、上述負(fù)荷傳遞部、上述彈性部、以及上述固定板，減少在這些力傳感器的構(gòu)成部件之間的熱膨脹差，通過檢測(cè)上述三個(gè)以上的電容元件的靜電電容，來檢測(cè)一個(gè)軸或多個(gè)軸方向的力分量和力矩分量的至少一方。上述負(fù)荷安裝部可以具有伸出到上述負(fù)荷傳遞部的外側(cè)的突緣形狀部，在該突緣形狀部上具有安裝用的孔或者螺絲孔。用金屬材料構(gòu)成上述負(fù)荷傳遞部和上述固定板的某一方或者雙方，并且通過構(gòu)成該位移電極和該固定電極的某一方的金屬材料進(jìn)行置換。本發(fā)明因?yàn)榫哂幸陨系慕Y(jié)構(gòu)，所以能夠提供結(jié)構(gòu)簡單、而且廉價(jià)的靜電電容式力傳感器，其能夠應(yīng)對(duì)從小的力到大的力，檢測(cè)精度良好，對(duì)于溫度變化檢測(cè)的穩(wěn)定性良好。


通過參照

以下的實(shí)施例，本發(fā)明的上述以及其他的目的以及特征會(huì)變得明確。在這些附圖中，圖I是表不本發(fā)明的靜電電容式力傳感器的第一實(shí)施方式的側(cè)剖圖；圖2是表示圖I表示的靜電電容式力傳感器的俯視圖；圖3是說明從位移電極一側(cè)觀察圖I所示的靜電電容式力傳感器的固定電極時(shí)的形狀的圖；圖4是說明從固定電極一側(cè)觀察圖I所示的靜電電容式力傳感器的位移電極時(shí)的形狀的圖；圖5是表示在圖I所示的靜電電容式力傳感器上沿直線軸(Z軸)施加力的狀態(tài)的圖；圖6是表示在圖I所示的力傳感器上圍繞Y軸施加力矩的狀態(tài)的圖；圖7是表示本發(fā)明的靜電電容式力傳感器的第二實(shí)施方式的側(cè)剖圖；圖8是表示圖7所示的靜電電容式力傳感器的俯視圖；圖9是表示本發(fā)明的靜電電容式力傳感器的第三實(shí)施方式的側(cè)剖圖。
具體實(shí)施例方式首先參照?qǐng)DI說明本發(fā)明的靜電電容式力傳感器的第一實(shí)施方式。該實(shí)施方式的靜電電容式力傳感器I包含在機(jī)械臂等外部裝置(未圖示)上安裝固定的固定部10、安裝承受從外部施加的力的負(fù)荷機(jī)構(gòu)(例如卡盤或者機(jī)械手等)的負(fù)荷安裝部16、和與負(fù)荷安裝部16連結(jié)傳遞施加的力的負(fù)荷傳遞部14。在負(fù)荷傳遞部14和固定部10之間形成彈性部12，通過從外部施加的力彈性部12彈性變形，負(fù)荷傳遞部14位移。彈性部12的特性在決定力傳感器的特性方面非常重要。因?yàn)閺椥圆?2的強(qiáng)度大時(shí)位移變小所以檢測(cè)靈敏度低，但是即使施加大的力也不會(huì)簡單地?fù)p壞。反之，當(dāng)彈性部12 的強(qiáng)度小時(shí)位移變大所以檢測(cè)靈敏度升高，但是當(dāng)施加過大的力時(shí)容易損壞。即，通過改變彈性部12的強(qiáng)度，能夠?qū)崿F(xiàn)與各種最大負(fù)荷對(duì)應(yīng)的傳感器。彈性部12 —般用稱為膜片的薄的板狀的結(jié)構(gòu)形成，但是也可以使該膜片的厚度部分變薄，或者像折皺那樣做成波紋狀， 在本發(fā)明中不特別限定其形狀。固定部10、彈性部12、負(fù)荷傳遞部14、以及負(fù)荷安裝部16希望是使用金屬的一體構(gòu)造物。如果是一體構(gòu)造物，則因?yàn)橛孟嗤牟馁|(zhì)(金屬)形成，所以不會(huì)發(fā)生熱膨脹或者熱收縮引起的變形。在上述一體構(gòu)造物的制作中使用的金屬的材質(zhì)也很重要。當(dāng)使用高強(qiáng)度的鋼時(shí)能夠應(yīng)對(duì)大的力，但是因?yàn)闂钍夏?shù)高所以當(dāng)不將彈性部12的厚度削薄時(shí)無法增大施加力時(shí)的位移。因此彈性部12的加工需要高的精度，導(dǎo)致價(jià)格上升。當(dāng)使用超硬鋁等高強(qiáng)度鋁合金時(shí)，因?yàn)闂钍夏?shù)為鋼的約三分之一，能夠得到大的位移，重量也輕，所以作為力傳感器能夠得到希望的特性。在固定部10上安裝固定板20，在負(fù)荷傳遞部14的、與固定板20相向的面上形成位移電極18，另外，在固定板20的、與負(fù)荷傳遞部14相向的面上形成了固定電極22。因?yàn)楫?dāng)在固定板20和固定部10之間產(chǎn)生熱膨脹差時(shí)，在固定板20上發(fā)生彎曲、撓曲，電極間距離變動(dòng)，所以需要把固定板20和固定部10做成相同的材質(zhì)，或者采用線膨脹系數(shù)幾乎相同的材料。例如，雖然在鋁合金中存在各種各樣的種類，但是線膨脹系數(shù)幾乎都相同。因此，固定部10、彈性部12、負(fù)荷傳遞部14使用強(qiáng)度高的超硬鋁，因?yàn)楣潭ò?0 不特別施加力所以如果使用廉價(jià)的一般的鋁合金，能夠防止熱膨脹差引起的電極間距離的變動(dòng)。此外，蓋24是保護(hù)固定板免受外部環(huán)境氣體影響的構(gòu)件，如果和固定板20同樣使用鋁合金則不對(duì)其他構(gòu)件施加熱膨脹或者熱收縮產(chǎn)生的影響。 在位移電極18以及固定電極22上電氣連接檢測(cè)電路(未圖示)，檢測(cè)電路檢測(cè)在這些位移電極18以及固定電極22之間形成的電容元件的靜電電容，根據(jù)檢測(cè)的靜電電容計(jì)算并輸出力分量和力矩分量。負(fù)荷傳遞部14以及位移電極18因?yàn)橛捎趶耐獠渴┘拥牧Χ灰?，與該位移對(duì)應(yīng)靜電電容變化，所以能夠根據(jù)檢測(cè)到的靜電電容，計(jì)算從外部施加的力的直線軸方向(后述的Z軸方向)的力分量和圍繞與該直線軸正交的方向的軸(后述的 X、Y軸)的力矩分量。圖2表示圖I所示的靜電電容式力傳感器I的俯視圖。靜電電容式力傳感器I的外形為圓筒狀，負(fù)荷安裝部16的截面也做成圓形。這里，如圖2所示把在負(fù)荷安裝部16的圓的中心交叉的正交兩個(gè)軸作為X軸、Y軸，把與這些X軸和Y軸都垂直的方向(垂直于圖 2的紙的方向)作為Z軸。
在負(fù)荷安裝部16上有安裝用螺絲孔26，在用螺栓等安裝卡盤或者機(jī)械手等負(fù)荷機(jī)構(gòu)(未圖不)時(shí)使用。當(dāng)把靜電電容式力傳感器I的外形如圖2所示做成圓筒形狀時(shí)，固定部10、彈性部 12、負(fù)荷傳遞部14等作為一體構(gòu)造，能夠通過車床高精度地容易地加工。另外，因?yàn)閳A筒是對(duì)于中心軸對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，所以X軸方向、Y軸方向的特性相等，容易實(shí)現(xiàn)高精度的靜電電容式力傳感器。但是，靜電電容式力傳感器I的外形不必限定為圓筒，也可以是從上面看形狀是四邊形等的多邊形。圖3是表示從位移電極18 —側(cè)觀察圖I所示的靜電電容式力傳感器的固定電極 22時(shí)的形狀的圖，如圖3所示，該固定電極22用一個(gè)電極構(gòu)成。圖4是表不從固定電極22 —側(cè)觀察圖I所不的靜電電容式力傳感器的位移電極 18時(shí)的形狀的圖，該位移電極18由等分的三個(gè)電極18a、18b、18c構(gòu)成。位移電極18因?yàn)楸环指顬槿荩孕纬扇齻€(gè)電容元件。因?yàn)殪o電電容與電極面積成正比，與隙間距離成反比，所以當(dāng)位移電極18位移，隙間距離變化時(shí)靜電電容變化。通過檢測(cè)三個(gè)電容元件的靜電電容，能夠檢測(cè)Z軸的直線方向的力分量和圍繞X軸、Y軸的力矩分量。固定電極22在圖3所示的例子中用一個(gè)電極構(gòu)成，但是也可以是分割為多個(gè)的電極。位移電極18被分割為三份，但是也可以分割為四份或其以上。并且，也可以在中央配置一個(gè)電極，在周圍配置分割的電極。也可以在周圍配置一個(gè)環(huán)狀電極，在內(nèi)側(cè)配置分割為多個(gè)的電極。簡而言之， 電極的形狀和分割數(shù)、配置能夠有多種。另外，也可以相互替換固定電極22和位移電極18 的形狀。在分別用金屬構(gòu)成負(fù)荷傳遞部14和固定板20的情況下，需要使位移電極18以及固定電極22與構(gòu)成負(fù)荷傳遞部14以及固定板20的金屬絕緣。因?yàn)殡姌O(位移電極18以及固定電極22)需要與檢測(cè)電路電氣連接，所以在該電極的形成上，用柔軟的印刷電路構(gòu)成電極，將其與負(fù)荷傳遞部14或固定板20粘接的方法簡單而廉價(jià)。在鋁板的表面上形成絕緣層，在該絕緣層上形成形成有電極的鋁基板，如果在固定板20中使用該鋁基板，則因?yàn)樵谠摴潭ò?0上形成有電極，所以作為電極的形成方法十分便利。如圖3所示，在電極是一個(gè)的情況下，把薄的金屬板隔著絕緣薄片粘接在固定板 20上，或者使用塑料螺絲擰接，能夠形成電極。這樣，電極的形成可以考慮各種方法，本發(fā)明不特別限定于這些方法中的某一種。圖5是表示在圖I表示的力傳感器上沿直線軸(Z軸)施加了力Fz的狀態(tài)的圖。 此時(shí)，因?yàn)樨?fù)荷傳遞部14在Z軸方向上平行移動(dòng)來位移，所以三分割后的三個(gè)電極(參照?qǐng)D4)的靜電電容都相同地變化。圖6是表示在圖I表示的力傳感器上圍繞Y軸施加力矩My的狀態(tài)的圖。在這種情況下，因?yàn)樨?fù)荷傳遞部14圍繞Y軸旋轉(zhuǎn)位移，所以三分割的電極(參照?qǐng)D4)的靜電電容分別不同地變化。為了求出Z軸方向力分量、和圍繞X軸的力矩、圍繞Y軸的力矩的合計(jì)三個(gè)分量，需要檢測(cè)最低三個(gè)靜電電容。為了根據(jù)三個(gè)以上的靜電電容求出三個(gè)力和力矩分量， 通過被稱為校準(zhǔn)的作業(yè)預(yù)先求出變換矩陣，對(duì)該變換矩陣乘以靜電電容可以求出三個(gè)力和力矩分量。在校準(zhǔn)中，在力傳感器上施加三個(gè)力以及力矩分量都已知的各種力，記錄檢測(cè)到的各個(gè)靜電電容，根據(jù)這些靜電電容和所施加的三個(gè)力以及力矩分量的相互關(guān)系通過算術(shù)計(jì)算求出變換矩陣。因?yàn)檫@些計(jì)算方法是公知的數(shù)學(xué)方法，所以省略其詳細(xì)說明。在該方法中，成為輸入變量的靜電電容只要是三個(gè)以上即可，求出的變換矩陣反映了彈性部12的特性、電極的面積、形狀、配置等決定力傳感器的特性的全部因素。因此，在本發(fā)明中，除了電極的個(gè)數(shù)為三個(gè)以上之外，不特別限定電極的個(gè)數(shù)或者形狀等。 圖7是表示本發(fā)明的靜電電容式力傳感器的第二實(shí)施方式的側(cè)剖圖。該實(shí)施方式在負(fù)荷安裝部16成為相對(duì)于負(fù)荷傳遞部14伸出到外側(cè)的突緣形狀這點(diǎn)與圖I所示的第一實(shí)施方式的靜電電容式力傳感器不同。圖8是圖7所示的靜電電容式力傳感器的俯視圖。在負(fù)荷安裝部16的突緣形狀的部分上，如該圖8所示，形成安裝用螺絲孔26。在用螺栓在靜電電容式力傳感器I的負(fù)荷安裝部16上鎖緊承受來自外部力的機(jī)械手等負(fù)荷機(jī)構(gòu)時(shí)，在螺絲孔周邊產(chǎn)生螺栓緊固導(dǎo)致的強(qiáng)的壓縮應(yīng)力。特別在用鋁合金構(gòu)成靜電電容式力傳感器I的情況下，因?yàn)殇X合金的楊氏模數(shù)為鋼制螺栓的約三分之一較小，所以當(dāng)緊固螺栓時(shí)螺絲孔周邊部的鋁合金由于壓縮應(yīng)力較大地變形。但是，在負(fù)荷安裝部16具有圖I所示的結(jié)構(gòu)的靜電電容式力傳感器中，該變形產(chǎn)生在該負(fù)荷安裝部16的負(fù)荷傳遞部14上，所以在與該負(fù)荷傳遞部14連結(jié)的彈性部12上也發(fā)生變形，彈性系數(shù)變化。 該彈性部12的彈性系數(shù)是決定從外部施加的力引起的負(fù)荷傳遞部14的位移量的重要因數(shù)，當(dāng)它變化時(shí)檢測(cè)精度惡化。因此，通過把負(fù)荷安裝部16做成圖7所示的結(jié)構(gòu)，因?yàn)樵撟冃伪煌痪壭螤畈糠治?，在?fù)荷傳遞部14上幾乎不發(fā)生變形，所以連接負(fù)荷傳遞部14和固定部10的彈性部12 不受影響，因此能夠防止檢測(cè)精度惡化。圖9是表示本發(fā)明的靜電電容式力傳感器的第三實(shí)施方式的側(cè)剖圖。在該實(shí)施方式中，在固定板20上沒有固定電極22這點(diǎn)與圖7表示的第二實(shí)施方式的靜電電容式力傳感器不同。在靜電電容的檢測(cè)電路方式中，具有形成靜電電容的兩個(gè)電極的任何一個(gè)都不設(shè)為接地電位的雙電極方式、和使這兩個(gè)電極中的一方為接地電位的單電極方式。一般，因?yàn)殡p電極方式與單電極方式相比感應(yīng)噪聲強(qiáng)，不會(huì)受到對(duì)于大地的寄生電容的影響，所以檢測(cè)靈敏度和穩(wěn)定性良好。但是，單電極方式，不需要形成一方電極，所以使力傳感器的結(jié)構(gòu)簡單，具有能夠廉價(jià)地制造的優(yōu)點(diǎn)。在該圖9表示的實(shí)施方式中采用單電極方式，用金屬材料構(gòu)成固定板20，使其與接地電位連接。如此，不需要特別設(shè)置固定電極22。如上所述，在本發(fā)明的靜電電容式力傳感器中，在固定部和負(fù)荷傳遞部之間設(shè)置彈性部，當(dāng)從外部受到力時(shí)該彈性部彈性變形，負(fù)荷傳遞部位移。該彈性部是決定力傳感器的特性的重要的部分，通過適當(dāng)設(shè)計(jì)彈性部，能夠應(yīng)對(duì)從外部施加的各種大小的力。當(dāng)增大彈性部的強(qiáng)度時(shí)，成為結(jié)實(shí)不容易損壞的力傳感器，另一方面，當(dāng)減小強(qiáng)度時(shí)，成為檢測(cè)靈敏度高的傳感器。當(dāng)周圍溫度變化時(shí)，力傳感器的結(jié)構(gòu)構(gòu)件熱膨脹或者熱收縮。當(dāng)在力傳感器的構(gòu)成部件之間存在熱膨脹差時(shí)產(chǎn)生應(yīng)力，在彈性部或者固定板上產(chǎn)生撓曲，所以固定電極和位移電極間的距離變動(dòng)，力傳感器的檢測(cè)值變動(dòng)。為防止這點(diǎn)，希望用相同的材質(zhì)一體構(gòu)成固定部、彈性部、負(fù)荷傳遞部。同樣，通過使固定板成為與固定部相同的材質(zhì)，或者使用線膨脹系數(shù)幾乎相同的材料，能夠防止熱膨脹差引起的固定板撓曲，防止電極間距離的變動(dòng)。
在負(fù)荷安裝部上，用螺栓鎖緊用于抓持工件的卡盤或者機(jī)械手等負(fù)荷機(jī)構(gòu)。通過該螺栓緊固在螺絲孔周邊發(fā)生強(qiáng)的應(yīng)力，該應(yīng)力使負(fù)荷傳遞部發(fā)生變形。由于該影響在與負(fù)荷傳遞部連結(jié)的彈性部中也發(fā)生變形，所以彈性部的彈性系數(shù)變化，檢測(cè)精度惡化。當(dāng)使負(fù)荷安裝部成為像帽子那樣伸出到負(fù)荷傳遞部外側(cè)的突緣形狀，在該部分上設(shè)置螺栓連結(jié)用螺絲孔時(shí)，突緣部分吸收螺栓緊固產(chǎn)生的應(yīng)力，能夠排除對(duì)于彈性部的影響，所以能夠良好地維持檢測(cè)精度。另外，通過在檢測(cè)靜電電容的電路方式中使用單電極方式，力傳感器的構(gòu)成部件采用金屬，將其與接地電位連接，則不需要特意設(shè)置形成靜電電容的一方的電極，能夠廉價(jià)地制造力傳感器。
權(quán)利要求
1.一種靜電電容式力傳感器，其特征在于，具有:在外部的裝置或者基部上安裝固定的固定部；安裝承受來自外部的力作用的物體的負(fù)荷安裝部；傳遞對(duì)上述負(fù)荷安裝部施加的力的負(fù)荷傳遞部；在上述固定部和上述負(fù)荷傳遞部之間形成的彈性部；在上述固定部上安裝的固定板；在上述負(fù)荷傳遞部的、與上述固定板相向的一側(cè)的面上形成的位移電極；和在上述固定板的、與上述負(fù)荷傳遞部相向的一側(cè)的面上形成的固定電極，通過將上述位移電極或者上述固定電極中的某一方或者它們雙方分割成電氣獨(dú)立的三個(gè)以上的電極，形成由上述位移電極和上述固定電極組成的三個(gè)以上的電容元件，通過用線膨脹系數(shù)大體相等的材料構(gòu)成上述固定部、上述負(fù)荷傳遞部、上述彈性部、以及上述固定板，減少在這些力傳感器的構(gòu)成部件之間的熱膨脹差，通過檢測(cè)上述三個(gè)以上的電容元件的靜電電容，來檢測(cè)一個(gè)軸或多個(gè)軸方向的力分量和力矩分量的至少一方。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的靜電電容式力傳感器，其特征在于，上述負(fù)荷安裝部具有伸出到上述負(fù)荷傳遞部的外側(cè)的突緣形狀部，在該突緣形狀部上具有安裝用的孔或者螺絲孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或者權(quán)利要求2所述的靜電電容式力傳感器，其特征在于，用金屬材料構(gòu)成上述負(fù)荷傳遞部和上述固定板的某一方或者雙方，并且通過構(gòu)成該位移電極和該固定電極的某一方的金屬材料進(jìn)行置換。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的靜電電容式力傳感器，其特征在于，通過使上述固定部、彈性部、負(fù)荷傳遞部、以及負(fù)荷安裝部為使用同一金屬材料的一體構(gòu)造物，該一體構(gòu)造物不發(fā)生由于熱膨脹或者熱收縮引起的變形。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的靜電電容式力傳感器，其特征在于，使上述固定板為線膨脹系數(shù)與構(gòu)成上述一體構(gòu)造物的金屬材料大體相同的金屬材料， 由此與上述固定部之間不發(fā)生熱膨脹差，固定板不發(fā)生彎曲或撓曲。
全文摘要
靜電電容式力傳感器具有固定板以及安裝它的固定部、負(fù)荷傳遞部以及在上述固定部上安裝負(fù)荷傳遞部的彈性部，這些部件都用線膨脹系數(shù)幾乎相等的材料構(gòu)成。并且，通過將固定在負(fù)荷傳遞部上的位移電極和固定在固定板上的固定電極中的某一方分割成電氣獨(dú)立的三個(gè)以上的電極，形成由這些位移電極和固定電極組成的三個(gè)以上的電容元件。
文檔編號(hào)G01L9/12GK102589792SQ20111043590
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2011年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月13日
發(fā)明者井之上陽一, 坂野哲朗 申請(qǐng)人:發(fā)那科株式會(huì)社