特許 7432976 力覚センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-08

(45)【発行日】2024-02-19

(54)【発明の名称】力覚センサ

(51)【国際特許分類】

   G01L 5/165 20200101AFI20240209BHJP

【ＦＩ】

G01L5/165

【請求項の数】 17

(21)【出願番号】P 2023179070

(22)【出願日】2023-10-17

【審査請求日】2023-10-23

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】511071234

【氏名又は名称】株式会社トライフォース・マネジメント

(74)【代理人】

【識別番号】100120031

【弁理士】

【氏名又は名称】宮嶋 学

(74)【代理人】

【識別番号】100150717

【弁理士】

【氏名又は名称】山下 和也

(72)【発明者】

【氏名】本江 雄樹

(72)【発明者】

【氏名】岡田 和廣

【審査官】松山 紗希

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２２－１７４２６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第６２１４０７２（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特許第６００２８６８（ＪＰ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｌ ５／００－５／２８

Ｇ０１Ｌ １／００－１／２６

Ｇ０１Ｌ ３／００－３／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

検出対象となる力またはモーメントの作用を受ける第１センサ体と、
第１方向において前記第１センサ体とは異なる位置に配置された第２センサ体と、
前記第１センサ体と前記第２センサ体とを接続し、前記第１センサ体が受けた力またはモーメントの作用により弾性変形する複数の起歪体と、
前記起歪体の弾性変形により生じた変位により静電容量値の変化を検出する検出素子と、
前記検出素子の検出結果に基づいて、前記第１センサ体に作用した力またはモーメントを示す電気信号を出力する検出回路と、
を備え、
前記起歪体は、前記第１センサ体に接続された第１接続構造部と、前記第１センサ体に接続された第２接続構造部であって、前記第１方向に直交する第２方向において前記第１接続構造部とは異なる位置に配置された第２接続構造部と、前記第１接続構造部および前記第２接続構造部を前記第２センサ体に接続する第３接続構造部であって、前記第２方向において前記第１接続構造部と前記第２接続構造部との間に配置された第３接続構造部と、を含み、
前記検出素子は、前記第２センサ体に設けられた固定電極基板と、前記第２接続構造部と共に変位する、前記固定電極基板に対向する変位電極基板と、を含み、
前記第１方向で見たときに、各々の前記起歪体は、前記第１センサ体の中心に対する周方向において異なる位置に配置され、
前記第１センサ体の前記中心から外側に向かう方向に前記第２方向が沿うように前記起歪体が配置されている、
力覚センサ。

【請求項2】

前記変位電極基板は、前記第１方向および前記第２方向のそれぞれに直交する第３方向において、前記起歪体の中心軸線に対して一側に配置された一側変位電極基板と、前記中心軸線に対して他側に配置された他側変位電極基板と、を含んでいる、
請求項１に記載の力覚センサ。

【請求項3】

前記第１方向で見たときに、各々の前記起歪体の前記第２接続構造部は、対応する前記第１接続構造部よりも前記第１センサ体の前記中心に近い位置に配置されている、
請求項１または２に記載の力覚センサ。

【請求項4】

前記第１方向で見たときに、各々の前記起歪体の前記第２方向は、前記第１センサ体の前記中心に対して放射状に配置されている、
請求項１または２に記載の力覚センサ。

【請求項5】

前記第１センサ体と前記第２センサ体は、４つの前記起歪体により接続されている、
請求項４に記載の力覚センサ。

【請求項6】

前記第２接続構造部は、前記第１センサ体から前記第２センサ体に向かって延びる第２１接続部と、前記第３接続構造部と前記第２１接続部とを接続する第２２接続部と、を含み、
前記一側変位電極基板および前記他側変位電極基板は、前記第２１接続部の前記第２センサ体に対向する面に接続されている、
請求項２に記載の力覚センサ。

【請求項7】

前記起歪体は、前記第２接続構造部の前記第２センサ体に対向する面に接続された変位部を含み、
前記一側変位電極基板および前記他側変位電極基板は、前記変位部の前記第２センサ体に対向する面に接続されている、
請求項２に記載の力覚センサ。

【請求項8】

前記第１接続構造部は、前記第１センサ体から前記第２センサ体に向かって延びる第１１接続部と、前記第３接続構造部と前記第１１接続部とを接続する第１２接続部と、を含み、
前記第２接続構造部は、前記第１センサ体から前記第２センサ体に向かって延びる第２１接続部と、前記第３接続構造部と前記第２１接続部とを接続する第２２接続部と、を含み、
前記第１１接続部および前記第２１接続部は、前記第１方向に延び、
前記第１２接続部および前記第２２接続部は、前記第２方向に延びている、
請求項１または２に記載の力覚センサ。

【請求項9】

前記一側変位電極基板と前記起歪体の前記中心軸線との前記第２方向の距離は、前記一側変位電極基板と前記起歪体の前記中心軸線との前記第３方向の距離よりも大きい、
請求項２に記載の力覚センサ。

【請求項10】

前記第２接続構造部のばね定数は、前記第１接続構造部のばね定数よりも小さい、
請求項１または２に記載の力覚センサ。

【請求項11】

前記一側変位電極基板および前記他側変位電極基板は、前記第１方向で見たときに、前記第２接続構造部から前記第１センサ体の前記中心に向かって突出している、
請求項２に記載の力覚センサ。

【請求項12】

前記第１接続構造部は、前記起歪体に作用する力を緩衝する第１緩衝構造部を含んでいる、
請求項１に記載の力覚センサ。

【請求項13】

前記第１接続構造部と前記第２接続構造部との間に空間部が形成され、
前記第１方向および前記第２方向のそれぞれに直交する第３方向で見たときに、前記第２方向において前記第２接続構造部とは反対側に前記空間部が膨出するように前記第１緩衝構造部が形成されている、
請求項１２に記載の力覚センサ。

【請求項14】

前記第３方向で見たときに、前記空間部が、前記第１方向において前記第２センサ体に向かって膨出するとともに前記第２方向において前記第２接続構造部とは反対側に膨出するように前記第１緩衝構造部が形成されている、
請求項１３に記載の力覚センサ。

【請求項15】

前記第２接続構造部は、前記起歪体に作用する力を緩衝する第２緩衝構造部を含んでいる、
請求項１に記載の力覚センサ。

【請求項16】

前記第１接続構造部と前記第２接続構造部との間に空間部が形成され、
前記第１方向および前記第２方向のそれぞれに直交する第３方向で見たときに、前記空間部が、前記第２方向において前記第１接続構造部とは反対側に前記空間部が膨出するように前記第２緩衝構造部が形成されている、
請求項１５に記載の力覚センサ。

【請求項17】

前記第３接続構造部のばね定数は、前記第１接続構造部のばね定数および前記第２接続構造部のばね定数よりも大きい、
請求項１または２に記載の力覚センサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、力覚センサに関する。

【背景技術】

【0002】

所定の軸方向に作用した力および所定の回転軸周りに作用したモーメント（またはトルク）を電気信号として出力する力覚センサが知られている。力覚センサは、産業用ロボットを初めとして、協働ロボット、生活支援ロボット、医療用ロボットおよびサービスロボット等、各種ロボットの力制御等に幅広く利用されている。ロボットの普及により、力覚センサの市場規模が拡大している。

【0003】

力覚センサは、ロボットアームとエンドエフェクター（またはグリッパー等）との間に配置され、ワークに作用した力を検出する。検出された力は、ロボットの制御に用いられる。例えば、ロボットアームが人に接触した場合には、その接触を力覚センサが検出する。このことにより、ロボットアームの動作を緊急停止することができる。

【0004】

上述したように、力覚センサは、ロボットアームとエンドエフェクターとの間に配置されることから、小型化されることが求められている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０２１－１３５１０３公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、小型化を図ることができる力覚センサを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

［１］本開示は、
検出対象となる力またはモーメントの作用を受ける第１センサ体と、
第１方向において前記第１センサ体とは異なる位置に配置された第２センサ体と、
前記第１センサ体と前記第２センサ体とを接続し、前記第１センサ体が受けた力またはモーメントの作用により弾性変形する複数の起歪体と、
前記起歪体の弾性変形により生じた変位により静電容量値の変化を検出する検出素子と、
前記検出素子の検出結果に基づいて、前記第１センサ体に作用した力またはモーメントを示す電気信号を出力する検出回路と、
を備え、
前記起歪体は、前記第１センサ体に接続された第１接続構造部と、前記第１センサ体に接続された第２接続構造部であって、前記第１方向に直交する第２方向において前記第１接続構造部とは異なる位置に配置された第２接続構造部と、前記第１接続構造部および前記第２接続構造部を前記第２センサ体に接続する第３接続構造部であって、前記第２方向において前記第１接続構造部と前記第２接続構造部との間に配置された第３接続構造部と、を含み、
前記検出素子は、前記第２センサ体に設けられた固定電極基板と、前記第２接続構造部と共に変位する、前記固定電極基板に対向する変位電極基板と、を含み、

前記第１方向で見たときに、各々の前記起歪体は、前記第１センサ体の中心に対する周方向において異なる位置に配置され、
前記第１センサ体の前記中心から外側に向かう方向に前記第２方向が沿うように前記起歪体が配置されている、
力覚センサであってもよい。

【0008】

［２］本開示は、
前記変位電極基板は、前記第１方向および前記第２方向のそれぞれに直交する第３方向において、前記起歪体の中心軸線に対して一側に配置された一側変位電極基板と、前記中心軸線に対して他側に配置された他側変位電極基板と、を含んでいる、
［１］に記載の力覚センサであってもよい。

【0009】

［３］本開示は、
前記第１方向で見たときに、各々の前記起歪体の前記第２接続構造部は、対応する前記第１接続構造部よりも前記第１センサ体の前記中心に近い位置に配置されている、
［１］または［２］に記載の力覚センサであってもよい。

【0010】

［４］本開示は、
前記第１方向で見たときに、各々の前記起歪体の前記第２方向は、前記第１センサ体の前記中心に対して放射状に配置されている、
［１］～［３］のいずれかに記載の力覚センサであってもよい。

【0011】

［５］本開示は、
前記第１センサ体と前記第２センサ体は、４つの前記起歪体により接続されている、
［１］～［４］のいずれかに記載の力覚センサであってもよい。

【0012】

［６］本開示は、
前記第２接続構造部は、前記第１センサ体から前記第２センサ体に向かって延びる第２１接続部と、前記第３接続構造部と前記第２１接続部とを接続する第２２接続部と、を含み、
前記一側変位電極基板および前記他側変位電極基板は、前記第２１接続部の前記第２センサ体に対向する面に接続されている、
［１］～［５］のいずれかに記載の力覚センサであってもよい。

【0013】

［７］本開示は、
前記起歪体は、前記第２接続構造部の前記第２センサ体に対向する面に接続された変位部を含み、
前記一側変位電極基板および前記他側変位電極基板は、前記変位部の前記第２センサ体に対向する面に接続されている、
［１］～［６］のいずれかに記載の力覚センサであってもよい。

【0014】

［８］本開示は、
前記第１接続構造部は、前記第１センサ体から前記第２センサ体に向かって延びる第１１接続部と、前記第３接続構造部と前記第１１接続部とを接続する第１２接続部と、を含み、
前記第２接続構造部は、前記第１センサ体から前記第２センサ体に向かって延びる第２１接続部と、前記第３接続構造部と前記第２１接続部とを接続する第２２接続部と、を含み、
前記第１１接続部および前記第２１接続部は、前記第１方向に延び、
前記第１２接続部および前記第２２接続部は、前記第２方向に延びている、
［１］～［７］のいずれかに記載の力覚センサであってもよい。

【0015】

［９］本開示は、
前記一側変位電極基板と前記起歪体の前記中心軸線との前記第２方向の距離は、前記一側変位電極基板と前記起歪体の前記中心軸線との前記第３方向の距離よりも大きい、
［１］～［８］のいずれかに記載の力覚センサであってもよい。

【0016】

［１０］本開示は、
前記第２接続構造部のばね定数は、前記第１接続構造部のばね定数よりも小さい、
［１］～［９］のいずれかに記載の力覚センサであってもよい。

【0017】

［１１］本開示は、
前記一側変位電極基板および前記他側変位電極基板は、前記第１方向で見たときに、前記第２接続構造部から前記第１センサ体の前記中心に向かって突出している、
［１］～［１０］のいずれかに記載の力覚センサであってもよい。

【0018】

［１２］本開示は、
前記第１接続構造部は、前記起歪体に作用する力を緩衝する第１緩衝構造部を含んでいる、
［１］～［１１］のいずれかに記載の力覚センサであってもよい。

【0019】

［１３］本開示は、
前記第１接続構造部と前記第２接続構造部との間に空間部が形成され、
前記第３方向で見たときに、前記第２方向において前記第２接続構造部とは反対側に前記空間部が膨出するように前記第１緩衝構造部が形成されている、
［１２］に記載の力覚センサであってもよい。

【0020】

［１４］本開示は、
前記第３方向で見たときに、前記空間部が、前記第１方向において前記第２センサ体に向かって膨出するとともに前記第２方向において前記第２接続構造部とは反対側に膨出するように前記第１緩衝構造部が形成されている、
［１３］に記載の力覚センサであってもよい。

【0021】

［１５］本開示は、
前記第２接続構造部は、前記起歪体に作用する力を緩衝する第２緩衝構造部を含んでいる、
［１］～［１４］のいずれかに記載の力覚センサであってもよい。

【0022】

［１６］本開示は、
前記第１接続構造部と前記第２接続構造部との間に空間部が形成され、
前記第３方向で見たときに、前記空間部が、前記第２方向において前記第１接続構造部とは反対側に前記空間部が膨出するように前記第２緩衝構造部が形成されている、
［１５］に記載の力覚センサであってもよい。

【0023】

［１７］本開示は、
前記第３接続構造部のばね定数は、前記第１接続構造部のばね定数および前記第２接続構造部のばね定数よりも大きい、
［１］～［１６］のいずれかに記載の力覚センサであってもよい。

【発明の効果】

【0024】

本発明によれば、力覚センサの小型化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】図１は、第１の実施の形態による力覚センサを適用したロボットの一例を示す斜視図である。

【図2】図２は、第１の実施の形態による力覚センサを示す断面図であって、後述する図３のＡ－Ａ線断面に相当する図である。

【図3】図３は、図２の力覚センサを、受力体を省略して示す平面図である。

【図4】図４は、図２の第１起歪体を示す正面図である。

【図5】図５は、図４の第１起歪体を示す側面図である。

【図6】図６は、図４の第１起歪体を示す平面図である。

【図7】図７は、図３に示す力覚センサの起歪体を平面展開した図である。

【図8】図８は、図４の第１起歪体がＸ軸方向正側の力を受けた場合の第１起歪体の変形状態を模式的に示す正面図である。

【図9】図９は、図５の第１起歪体がＹ軸方向正側の力を受けた場合の第１起歪体の変形状態を模式的に示す側面図である。

【図10A】図１０Ａは、図５の第１起歪体がＺ軸方向正側の力を受けた場合の第１起歪体の変形状態を模式的に示す側面図である。

【図10B】図１０Ｂは、図５の第１起歪体がＺ軸方向負側の力を受けた場合の第１起歪体の変形状態を模式的に示す側面図である。

【図11】図１１は、図４～図６の起歪体における各容量素子の静電容量値の変化を示す表である。

【図12】図１２は、図７の力覚センサにおける各容量素子の静電容量値の変化を示す表である。

【図13】図１３は、第２の実施の形態による力覚センサの第１起歪体を示す側面図である。

【図14】図１４は、図１３の第１起歪体を示す平面図である。

【図15】図１５は、図１３および図１４に示す第１起歪体を含む力覚センサを、受力体を省略して示す平面図である。

【図16】図１６は、第３の実施の形態による力覚センサの変位電極を示す平面図である。

【図17】図１７は、第４の実施の形態による力覚センサの第１起歪体を示す側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、本明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺及び縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。

【0027】

本明細書において用いる、幾何学的条件と、物理的特性と、幾何学的条件または物理的特性の程度を特定する用語と、幾何学的条件または物理的特性を示す数値等については、厳密な意味に縛られることなく解釈してもよい。そして、これらの幾何学的条件、物理的特性、用語、および数値などについては、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈してもよい。幾何学的条件を特定する用語の例としては、「長さ」、「角度」、「形状」、「平行」、「直交」および「同一」等が挙げられる。

【0028】

（第１の実施の形態）
図１～図１２を用いて、本発明の第１の実施の形態による力覚センサについて説明する。

【0029】

まず、本実施の形態によるロボット１について、図１を参照して説明する。図１は、本実施の形態によるロボット１の一例を示す斜視図である。ロボット１には、本実施の形態等による力覚センサ１０が取り付けられる。ロボット１の例としては、産業用ロボット、協働ロボット、生活支援ロボット、医療用ロボットおよびサービスロボット等の各種ロボットが挙げられる。以下では、便宜上、力覚センサ１０が取り付けられる産業用ロボットを例にとって説明する。

【0030】

図１に示すように、産業用ロボット１は、ロボット本体２と、ツール３と、力覚センサ１０と、コントローラ５と、を備えている。ロボット本体２は、ロボットアーム４を含んでいる。ロボットアーム４は、多関節アーム構造を有している。

【0031】

ロボットアーム４の先端に、力覚センサ１０が取り付けられている。より具体的には、ロボットアーム４とツール３との間に、力覚センサ１０が取り付けられている。力覚センサ１０は、図示しない電気ケーブルを介して、コントローラ５に電気的に接続されている。ツール３の例としては、エンドエフェクター（グリッパー等）およびツールチェンジャー（いずれも図示せず）等が挙げられる。

【0032】

コントローラ５は、力覚センサ１０から出力された電気信号に基づいて、ロボット１の力制御を行う。このことにより、ロボット本体２およびツール３の動作が制御される。

【0033】

以下、図２～図７を参照して本発明の実施の形態による力覚センサ１０について説明する。図２は、本実施の形態による力覚センサを示す断面図であって、図３のＡ－Ａ線断面に相当する図である。図３は、図２の力覚センサを、受力体を省略して示す平面図である。図４は、図２の第１起歪体を示す正面図である。図５は、図４の第１起歪体を示す側面図であり、図６は、図４の第１起歪体を示す平面図である。図７は、図３に示す力覚センサの各起歪体を平面展開した図である。

【0034】

以下の説明では、ＸＹＺ三次元座標系を定義し、Ｚ軸方向（第１方向）を上下方向とし、受力体２０が上側に配置され、固定体２５が下側に配置されるように力覚センサ１０を配置した状態で説明を行う。このため、本実施の形態による力覚センサ１０は、Ｚ軸方向を上下方向とした姿勢で使用されることに限られることはない。また、受力体２０と固定体２５のいずれかを上側または下側に配置するかは任意である。

【0035】

力覚センサ１０は、所定の軸方向に作用した力および所定の回転軸まわりに作用したモーメントを電気信号として出力する機能を有している。しかしながら、このことに限られることはなく、力およびモーメントの一方のみを電気信号として出力するように構成されていてもよく、更には、力またはモーメントの少なくとも１つの軸成分を電気信号として出力するように構成されていてもよい。

【0036】

力覚センサ１０は、図２および図３に示すように、受力体２０と、固定体２５と、起歪体３０Ａ～３０Ｄと、検出素子７０と、検出回路７５と、外装体８０と、を備えている。以下、各構成要素についてより詳細に説明する。

【0037】

受力体２０は、第１センサ体の一例である。受力体２０は、検出対象となる力またはモーメントの作用を受ける。この作用を受けることにより、受力体２０は固定体２５に対して相対移動する。上述した図１の例で言えば、受力体２０はツール３にボルト等で固定されており、ツール３から力またはモーメントを受ける。受力体２０には、起歪体３０Ａ～３０Ｄが接続されている。

【0038】

図３に示すように、本実施の形態では、受力体２０の平面形状は円形である。しかしながら、受力体２０の平面形状は円形に限られることはなく、矩形であってもよく、任意である。受力体２０は、平板状に形成されていてもよい。

【0039】

図２に示すように、固定体２５は、第２センサ体の一例である。固定体２５は、受力体２０を支持している。固定体２５は、Ｚ軸方向において、受力体２０と異なる位置に配置されている。より具体的には、固定体２５は、Ｚ軸方向において受力体２０の負側に配置されている。受力体２０と固定体２５は、Ｚ軸方向において互いに異なる位置に配置されており、固定体２５は、受力体２０に離間している。図１の例で言えば、固定体２５はロボットアーム４の先端にボルト等で固定されており、ロボット本体２に支持される。固定体２５には、起歪体３０Ａ～３０Ｄが接続されている。

【0040】

図３に示すように、本実施の形態では、固定体２５の平面形状は、受力体２０と同様に円形である。Ｚ軸方向で見たときに、固定体２５は、受力体２０に重なっている。しかしながら、固定体２５の平面形状は円形に限られることはなく、矩形であってもよく、任意である。固定体２５は、平板状に形成されていてもよい。なお、受力体２０の平面形状および固定体２５の平面形状のうちの少なくとも一方は、円形であってもよい。この場合、受力体２０の平面形状および固定体２５の平面形状のうちの一方が円形で、他方が円形以外の形状であってもよい。

【0041】

図２および図３に示すように、起歪体３０Ａ～３０Ｄは、受力体２０と固定体２５とを接続している。より具体的には、起歪体３０Ａ～３０Ｄは、受力体２０と固定体２５との間に配置されており、起歪体３０Ａ～３０Ｄは、受力体２０に接続されるとともに固定体２５に接続されている。これらの起歪体３０Ａ～３０Ｄを介して受力体２０は固定体２５に支持されている。

【0042】

本実施の形態においては、受力体２０と固定体２５とは、４つの起歪体３０Ａ～３０Ｄで接続されていてもよい。４つの起歪体３０Ａ～３０Ｄは、第１起歪体３０Ａと、第２起歪体３０Ｂと、第３起歪体３０Ｃと、第４起歪体３０Ｄと、を含んでいてもよい。

【0043】

図３に示すように、Ｚ軸方向で見たときに、４つの起歪体３０Ａ～３０Ｄは、受力体２０の中心Ｏに対する周方向において互いに異なる位置に配置されている。受力体２０の中心Ｏから外側に向かう方向に、後述する第２方向が沿うように各々の起歪体３０Ａ～３０Ｄが配置されている。

【0044】

図３に示すように、Ｚ軸方向で見たときに、各々の起歪体３０Ａ～３０Ｄの第２方向（後述）は、受力体２０の中心Ｏに対して放射状に配置されていてもよい。各々の起歪体３０Ａ～３０Ｄは、第２方向が、受力体２０の中心Ｏに対する半径方向に沿うように配置されていてもよい。４つの起歪体３０Ａ～３０Ｄは、Ｚ軸方向で見たときに、受力体２０の中心Ｏに対する周方向において、均等に配置されていてもよい。例えば、Ｚ軸方向で見たときに、第１起歪体３０Ａと第３起歪体３０Ｃとの間に、受力体２０の中心Ｏが配置されていてもよい。同様に、第２起歪体３０Ｂと第４起歪体３０Ｄとの間に、受力体２０の中心Ｏが配置されていてもよい。

【0045】

より具体的には、図３に示すように、Ｚ軸方向で見たときに、受力体２０の中心Ｏに対してＹ軸方向正側に第１起歪体３０Ａが配置されていてもよい。この場合、第１起歪体３０Ａの第２方向は、Ｙ軸方向に沿っており、第１起歪体３０Ａは、Ｙ軸方向に沿って直線状に形成されている。同様に、受力体２０の中心Ｏに対してＸ軸方向負側に第２起歪体３０Ｂが配置されていてもよい。この場合、第２起歪体３０Ｂの第２方向は、Ｘ軸方向に沿っており、第２起歪体３０Ｂは、Ｘ軸方向に沿って直線状に形成されている。受力体２０の中心Ｏに対してＹ軸方向負側に第３起歪体３０Ｃが配置されていてもよい。この場合、第３起歪体３０Ｃの第２方向は、Ｙ軸方向に沿っており、第３起歪体３０Ｃは、Ｙ軸方向に沿って直線状に形成されている。受力体２０の中心Ｏに対してＸ軸方向正側に第４起歪体３０Ｄが配置されていてもよい。この場合、第４起歪体３０Ｄの第２方向は、Ｘ軸方向に沿っており、第４起歪体３０Ｄは、Ｘ軸方向に沿って直線状に形成されている。

【0046】

なお、各起歪体３０Ａ～３０Ｄの第２方向は、図３に示す例に限られることはなく、任意である。また、各起歪体３０Ａ～３０Ｄの第２方向は、受力体２０の中心Ｏから外側に向かう方向に沿っていれば、Ｘ軸方向にもＹ軸方向にも沿っていなくてもよい。

【0047】

受力体２０と固定体２５とを接続する起歪体の個数は、４つに限られることはなく、２つまたは３つでもよく、５つ以上でもよく、任意である。また、受力体２０と固定体２５とは、１つだけの起歪体で接続されていてもよく、この場合、検出素子７０を図４に示すように２つの容量素子で構成すると、後述するように力の２軸成分を検出することができる。検出素子７０が、１つだけの容量素子で構成されて、力の１軸成分を検出するようにしてもよい。

【0048】

本実施の形態による起歪体３０Ａ～３０Ｄは、受力体２０が受けた力またはモーメントの作用により弾性変形して歪みを生じさせ、変位するように構成されている。ここでは、上述した４つの起歪体３０Ａ～３０Ｄのうち、Ｙ軸方向を第２方向とする第１起歪体３０Ａを例にとって説明する。Ｘ軸方向は第１起歪体３０Ａの第３方向に相当する。第３方向は、第１方向に直交するとともに第２方向に直交する方向である。第２起歪体３０Ｂ、第３起歪体３０Ｃおよび第４起歪体３０Ｄについては、同様の構成を有しているため、共通する構成についての説明は省略する。

【0049】

次に、第１起歪体３０Ａについて、より詳細に説明する。図４～図６に示すように、第１起歪体３０Ａは、第１接続構造部３１と、第２接続構造部３２と、第３接続構造部３３と、を含んでいる。

【0050】

図５に示すように、第１接続構造部３１は、受力体２０に接続されている。第１接続構造部３１は、Ｘ軸方向で見たときに、Ｌ字状に形成されていてもよい。第１接続構造部３１は、第１１接続部３４と、第１２接続部３５と、を含んでいてもよい。第１接続構造部３１は、受力体２０に力またはモーメントが作用した場合に弾性変形可能であってもよい。

【0051】

第１１接続部３４は、受力体２０から固定体２５に向かって延びている。第１１接続部３４は、Ｚ軸方向に延びていてもよい。第１１接続部３４は、固定体２５の側に位置する第１接続端部３６を含んでいる。第１接続端部３６は、固定体２５に対向している。

【0052】

第１２接続部３５は、第３接続構造部３３と第１１接続部３４とを接続している。第１２接続部３５は、Ｚ軸方向に直交するＹ軸方向に延びていてもよい。第１２接続部３５は、第１接続端部３６からＹ軸方向に延びている。

【0053】

第２接続構造部３２は、受力体２０に接続されている。第２接続構造部３２は、Ｘ軸方向で見たときに、Ｌ字状に形成されていてもよい。第２接続構造部３２は、Ｙ軸方向において第１接続構造部３１とは異なる位置に配置されている。第２接続構造部３２は、第１接続構造部３１よりもＹ軸方向負側に配置されていてもよい。第２接続構造部３２は、Ｘ軸方向において、第１接続構造部３１と同じ位置に配置されていてもよい。この場合、第１接続構造部３１および第２接続構造部３２は、Ｙ軸方向に沿うように配置されている。第２接続構造部３２は、第２１接続部３７と、第２２接続部３８と、を含んでいてもよい。第２接続構造部３２は、受力体２０に力またはモーメントが作用した場合に弾性変形可能であってもよい。

【0054】

第２１接続部３７は、受力体２０から固定体２５に向かって延びている。第２１接続部３７は、Ｚ軸方向に延びていてもよい。第２１接続部３７は、固定体２５の側に位置する第２接続端部３９を含んでいる。第２接続端部３９は、変位部４１、第１容量素子Ｃ１および第２容量素子Ｃ２が無い状態では固定体２５に対向している。

【0055】

第２２接続部３８は、第３接続構造部３３と第２１接続部３７とを接続している。第２２接続部３８は、Ｚ軸方向に直交するＹ軸方向に延びていてもよい。第２２接続部３８は、第２接続端部３９からＹ軸方向に延びている。第２２接続部３８は、上述した第１２接続部３５と一直線状に形成されていてもよい。

【0056】

第３接続構造部３３は、第１接続構造部３１および第２接続構造部３２を固定体２５に接続している。第３接続構造部３３は、Ｚ軸方向に延びていてもよい。第３接続構造部３３は、Ｙ軸方向において第１接続構造部３１と第２接続構造部３２との間に配置されている。第３接続構造部３３は、図５に示すように、第１起歪体３０Ａの中心軸線ＣＬに重なる位置に配置されていてもよい。中心軸線ＣＬは、Ｘ軸方向およびＹ軸方向における第１起歪体３０Ａの中心を通ってＺ軸方向に延びる線である。第３接続構造部３３は、Ｘ軸方向において、第１接続構造部３１および第２接続構造部３２と同じ位置に配置されていてもよい。この場合、第１接続構造部３１、第２接続構造部３２および第３接続構造部３３は、Ｙ軸方向に沿うように配置されている。第３接続構造部３３は、受力体２０に力またはモーメントが作用した場合に弾性変形可能であってもよい。

【0057】

第３接続構造部３３は、受力体２０の側に位置する第３接続端部４０を含んでいる。第３接続端部４０は、受力体２０に対向している。第３接続端部４０から、上述した第１２接続部３５および第２２接続部３８がそれぞれＹ軸方向に延びていてもよい。第１起歪体３０Ａについては、第３接続端部４０からＹ軸方向正側に第１２接続部３５が延び、Ｙ軸方向負側に第２２接続部３８が延びている。

【0058】

第１起歪体３０Ａは、変位部４１を更に含んでいてもよい。図５に示すように、変位部４１は、Ｘ軸方向で見たときに、第１起歪体３０Ａの中心軸線ＣＬに対して一側に配置されていてもよい。変位部４１は、第１起歪体３０Ａの中心軸線ＣＬに対してＹ軸方向負側に配置されていてもよい。

【0059】

変位部４１は、第２接続構造部３２に接続されていてもよい。変位部４１は、第２接続構造部３２の固定体２５に対向する面に接続されていてもよい。変位部４１は、第２接続構造部３２の第２１接続部３７に接続されていてもよい。より具体的には、変位部４１は、第２１接続部３７の第２接続端部３９に接続されていてもよい。第２接続端部３９の固定体２５に対向する面（図５における第２接続端部３９の下面に相当）に変位部４１が接続されていてもよい。変位部４１は、Ｚ軸方向の厚みを有していてもよい。このことにより、変位部４１の固定体２５に対向する面を、第２接続端部３９の固定体２５に対向する面よりも固定体２５に近づけることができる。しかしながら、変位部４１は、第２２接続部３８の固定体２５に対向する面に接続されていてもよい。

【0060】

上述のように構成された各々の起歪体３０Ａのうち、第１起歪体３０Ａは、連続する材料で一体に形成されていてもよい。第１起歪体３０Ａは、１つのブロック材から機械加工（例えば、切削加工）で作製されていてもよく、または鋳造加工で作製されていてもよい。第１起歪体３０Ａは、アルミ合金または鉄合金などの金属材料で作製されていてもよい。上述した変位部４１は、第２接続構造部３２に別部品として取り付けられていてもよく、または第２接続構造部品３２と連続する材料で一体に形成されていてもよい。

【0061】

図３に示すように、本実施の形態による第１起歪体３０Ａは、Ｚ軸方向で見たときに、受力体２０の中心Ｏに対してＹ軸方向正側に配置されている。第１起歪体３０Ａの第２方向は、Ｙ軸方向に沿っている。第１起歪体３０Ａの第２接続構造部３２は、第１起歪体３０Ａの第１接続構造部３１よりも受力体２０の中心Ｏに近い位置に配置されている。言い換えると、第２接続構造部３２は、第１接続構造部３１よりも受力体２０の半径方向内側であって、第１接続構造部３１よりもＹ軸方向負側に配置されている。このことにより、第１起歪体３０Ａの変位部４１は、受力体２０の半径方向内側に配置されている。

【0062】

本実施の形態による第２起歪体３０Ｂは、Ｚ軸方向で見たときに、受力体２０の中心Ｏに対してＸ軸方向負側に配置されている。第２起歪体３０Ｂの第２方向は、Ｘ軸方向に沿っている。第２起歪体３０Ｂの第２接続構造部３２は、第２起歪体３０Ｂの第１接続構造部３１よりも受力体２０の中心Ｏに近い位置に配置されている。言い換えると、第２接続構造部３２は、第１接続構造部３１よりも受力体２０の半径方向内側であって、第１接続構造部３１よりもＸ軸方向正側に配置されている。このことにより、第２起歪体３０Ｂの変位部４１は、受力体２０の半径方向内側に配置されている。

【0063】

本実施の形態による第３起歪体３０Ｃは、Ｚ軸方向で見たときに、受力体２０の中心Ｏに対してＹ軸方向負側に配置されている。第３起歪体３０Ｃの第２方向は、Ｙ軸方向に沿っている。第３起歪体３０Ｃの第２接続構造部３２は、第３起歪体３０Ｃの第１接続構造部３１よりも受力体２０の中心Ｏに近い位置に配置されている。言い換えると、第２接続構造部３２は、第１接続構造部３１よりも受力体２０の半径方向内側であって、第１接続構造部３１よりもＹ軸方向正側に配置されている。このことにより、第３起歪体３０Ｃの変位部４１は、受力体２０の半径方向内側に配置されている。

【0064】

本実施の形態による第４起歪体３０Ｄは、Ｚ軸方向で見たときに、受力体２０の中心Ｏに対してＸ軸方向正側に配置されている。第４起歪体３０Ｄの第２方向は、Ｘ軸方向に沿っている。第４起歪体３０Ｄの第２接続構造部３２は、第４起歪体３０Ｄの第１接続構造部３１よりも受力体２０の中心Ｏに近い位置に配置されている。言い換えると、第２接続構造部３２は、第１接続構造部３１よりも受力体２０の半径方向内側であって、第１接続構造部３１よりもＸ軸方向負側に配置されている。このことにより、第４起歪体３０Ｄの変位部４１は、受力体２０の半径方向内側に配置されている。

【0065】

次に、本実施の形態による検出素子７０について説明する。

【0066】

検出素子７０は、上述した各々の起歪体３０Ａ～３０Ｄの弾性変形により生じた変位を検出するように構成されている。本実施の形態による検出素子７０は、固定体２５に設けられた固定電極基板と、各々の起歪体３０Ａ～３０Ｄの第２接続構造部３２と共に変位する変位電極基板と、を含んでいてもよい。本実施の形態による検出素子７０は、第１容量素子Ｃ１～第８容量素子Ｃ８を含んでいてもよい。各容量素子Ｃ１～Ｃ８は、固定電極基板と変位電極基板とにより構成されていてもよい。

【0067】

図４～図６に示すように、第１容量素子Ｃ１および第２容量素子Ｃ２はそれぞれ、第１起歪体３０Ａの第２接続構造部３２の変位により静電容量値の変化を検出する。第１容量素子Ｃ１および第２容量素子Ｃ２は、図４～図６に示す第１起歪体３０Ａ用の容量素子である。

【0068】

第１起歪体３０Ａの第２接続構造部３２と共に変位する変位電極基板は、第１変位電極基板Ｅｄ１と、第２変位電極基板Ｅｄ２と、を含んでいてもよい。一側変位電極基板および他側変位電極基板の一方の例が第１変位電極基板Ｅｄ１であり、他方の例が第２変位電極基板Ｅｄ２である。第１起歪体３０Ａ用の固定電極基板は、第１固定電極基板Ｅｆ１と、第２固定電極基板Ｅｆ２と、を含んでいてもよい。

【0069】

図４～図６に示す例においては、第１容量素子Ｃ１は、第１固定電極基板Ｅｆ１と、第１変位電極基板Ｅｄ１と、により構成されている。第２容量素子Ｃ２は、第２固定電極基板Ｅｆ２と、第２変位電極基板Ｅｄ２と、により構成されている。本実施の形態においては、第１変位電極基板Ｅｄ１および第２変位電極基板Ｅｄ２は、第１起歪体３０Ａの変位部４１に設けられている。第１固定電極基板Ｅｆ１および第２固定電極基板Ｅｆ２は、固定体２５に設けられている。

【0070】

図４および図６に示すように、第１固定電極基板Ｅｆ１は、第１起歪体３０Ａの中心軸線ＣＬに対してＸ軸方向正側に配置されている。第２固定電極基板Ｅｆ２は、第１起歪体３０Ａの中心軸線ＣＬに対してＸ軸方向負側に配置されている。

【0071】

図４に示すように、第１固定電極基板Ｅｆ１および第２固定電極基板Ｅｆ２は、一体化されていてもよい。より具体的には、第１固定電極基板Ｅｆ１の固定電極と、第２固定電極基板Ｅｆ２の固定電極が一体化されて共通固定電極Ｅｆｃが形成されている。第１固定電極基板Ｅｆ１の絶縁体と、第２固定電極基板Ｅｆ２の絶縁体が一体化されて共通絶縁体ＩＢｆｃが形成されている。共通絶縁体ＩＢｆｃが、接着材等で固定体２５に接合されていてもよく、またはボルト等で固定されていてもよい。共通絶縁体ＩＢｆｃの全体が固定体２５に接合されていてもよい。しかしながら、第１固定電極基板Ｅｆ１と第２固定電極基板Ｅｆ２は、別体に形成されていてもよい。この場合、第１固定電極基板Ｅｆ１の固定電極と第２固定電極基板Ｅｆ２の固定電極が別体に形成されて互いに離間していてもよい。第１固定電極基板Ｅｆ１の絶縁体と第２固定電極基板Ｅｆ２の絶縁体は別体に形成されていてもよく、あるいは一体化されて共通絶縁体ＩＢｆｃが形成されていてもよい。

【0072】

図４および図６に示すように、第１変位電極基板Ｅｄ１は、第１起歪体３０Ａの中心軸線ＣＬに対してＸ軸方向正側に配置されている。第１変位電極基板Ｅｄ１は、上述した第１固定電極基板Ｅｆ１に対向している。第２変位電極基板Ｅｄ２は、第１起歪体３０Ａの中心軸線ＣＬに対してＸ軸方向負側に配置されている。第２変位電極基板Ｅｄ２は、上述した第２固定電極基板Ｅｆ２に対向している。第１変位電極基板Ｅｄ１および第２変位電極基板Ｅｄ２は、第２接続構造部３２の上述した変位部４１に接続されていてもよく、変位部４１の固定体２５に対向する面（図５における変位部４１の下面に相当）に接続されていてもよい。

【0073】

図４に示すように、第１変位電極基板Ｅｄ１および第２変位電極基板Ｅｄ２はそれぞれ、変位電極Ｅｄと、絶縁体と、を含んでいる。第１変位電極基板Ｅｄ１の変位電極Ｅｄは、第１固定電極基板Ｅｆ１の固定電極に対向し、第２変位電極基板Ｅｄ２の変位電極は、第２固定電極基板Ｅｆ２の固定電極に対向している。第１変位電極基板Ｅｄ１の変位電極Ｅｄと第２変位電極基板Ｅｄ２の変位電極Ｅｄは、別体に形成されて互いに離間していてもよい。絶縁体は、変位電極Ｅｄと変位部４１との間に介在されている。第１変位電極基板Ｅｄ１の絶縁体と第２変位電極基板Ｅｄ２の絶縁体は、一体化されて共通絶縁体ＩＢｄｃが形成されていてもよい。共通絶縁体ＩＢｄｃが、変位部４１に、接着材等で接合されていてもよく、またはボルト等で固定されていてもよい。共通絶縁体ＩＢｄｃの一部が、変位部４１に接合されていてもよい。共通絶縁体ＩＢｄｃと変位部４１との間に、図示しない支持板が介在されていてもよい。後述するように、第１変位電極基板Ｅｄ１および第２変位電極基板Ｅｄ２がＦＰＣ基板で構成されている場合には、支持板によって第１変位電極基板Ｅｄ１および第２変位電極基板Ｅｄ２を支持してもよい。

【0074】

図３～図７に示すように、第１容量素子Ｃ１および第２容量素子Ｃ２は、Ｙ軸方向において同じ位置に配置されている。すなわち第１変位電極基板Ｅｄ１の変位電極Ｅｄおよび第２変位電極基板Ｅｄ２の変位電極Ｅｄは、Ｙ軸方向において同じ位置に配置されている。第１容量素子Ｃ１および第２容量素子Ｃ２は、第１起歪体３０Ａの第３接続構造部３３に対してＹ軸方向負側に配置されている。

【0075】

図６に示すように、Ｙ軸方向距離Ｌ２は、Ｘ軸方向距離Ｌ１よりも大きくてもよい。Ｘ軸方向距離Ｌ１は、第１変位電極基板Ｅｄ１の中心と第１起歪体３０Ａの中心軸線ＣＬとのＸ軸方向距離である。第１変位電極基板Ｅｄ１の中心と中心軸線ＣＬとのＸ軸方向距離は、第２変位電極基板Ｅｄ２の中心と中心軸線ＣＬとのＸ軸方向距離と等しくてもよい。Ｙ軸方向距離Ｌ２は、第１変位電極基板Ｅｄ１の中心と第１起歪体３０Ａの中心軸線ＣＬとのＹ軸方向距離である。第１変位電極基板Ｅｄ１の中心と中心軸線ＣＬとのＹ軸方向距離は、第２変位電極基板Ｅｄ２の中心と中心軸線ＣＬとのＹ軸方向距離と等しくてもよい。図６においては、中心軸線ＣＬは、点として示されている。

【0076】

本実施の形態では、固定電極基板Ｅｆ１、Ｅｆ２の固定電極を一体化した共通固定電極Ｅｆｃの平面形状は、矩形になっている。変位電極基板Ｅｄ１、Ｅｄ２の変位電極Ｅｄの平面形状も、矩形になっている。しかしながら、共通固定電極Ｅｆｃおよび変位電極Ｅｄの平面形状は、矩形に限られることはなく、円形、多角形、楕円形等の他の形状であってもよい。

【0077】

Ｚ軸方向で見たときに、第１変位電極基板Ｅｄ１の変位電極Ｅｄの平面形状は、共通固定電極Ｅｆｃの平面形状よりも小さくなっていてもよい。そして、受力体２０が力またはモーメントを受けて第１変位電極基板Ｅｄ１が変位した場合であっても、Ｚ軸方向で見たときに第１変位電極基板Ｅｄ１の変位電極Ｅｄが全体として共通固定電極Ｅｆｃに重なるように、変位電極Ｅｄの大きさと共通固定電極Ｅｆｃの大きさが設定されていてもよい。このことにより、変位電極Ｅｄと共通固定電極Ｅｆｃの対向面積が変化することを防止することができ、静電容量値の変化に、対向面積の変化が影響を及ぼすことを防止することができる。このため、変位電極Ｅｄと共通固定電極Ｅｆｃとの距離の変化に応じて静電容量値を変化させることができる。ここで、対向面積とは、Ｚ軸方向で見たときに変位電極Ｅｄと共通固定電極Ｅｆｃとが重なる面積を言う。第２接続構造部３２が傾斜した場合には、共通固定電極Ｅｆｃよりも小さい変位電極Ｅｄが傾斜して対向面積が変動し得るが、この場合の変位電極Ｅｄの傾斜角度は小さい。このことにより、静電容量値の変化には、変位電極Ｅｄと共通固定電極Ｅｆｃとの距離が支配的となる。このため、本明細書では、変位電極Ｅｄの傾斜による対向面積の変動は考慮せず、静電容量値の変化は、変位電極Ｅｄと共通固定電極Ｅｆｃとの距離の変化に起因すると考える。なお、後述する図８等では、図面を明瞭にするために、変位電極基板Ｅｄ１～Ｅｄ８の傾斜を誇張している。

【0078】

同様に、Ｚ軸方向で見たときに、第２変位電極基板Ｅｄ２の変位電極Ｅｄの平面形状は、共通固定電極Ｅｆｃよりも小さくなっていてもよい。第２変位電極基板Ｅｄ２の変位電極Ｅｄの平面形状は、第１変位電極基板Ｅｄ１の変位電極Ｅｄの平面形状と同一であってもよい。

【0079】

第１固定電極基板Ｅｆ１および第２固定電極基板Ｅｆ２の共通固定電極Ｅｆｃの平面形状は、第１固定電極基板Ｅｆ１および第２固定電極基板Ｅｆ２の共通絶縁体ＩＢｆｃの平面形状と同一の大きさであってもよい。しかしながら、共通固定電極Ｅｆｃの平面形状は、共通絶縁体ＩＢｆｃの平面形状よりも小さくてもよい。第１変位電極基板Ｅｄ１の変位電極Ｅｄの平面形状および第２変位電極基板Ｅｄ２の変位電極Ｅｄの平面形状はそれぞれ、第１変位電極基板Ｅｄ１および第２変位電極基板Ｅｄ２の共通絶縁体ＩＢｄｃの平面形状よりも小さくてもよい。

【0080】

絶縁体は、ポリイミドフィルム、ガラスエポキシ樹脂またはセラミックなどの絶縁性を有する材料で形成されていてもよい。絶縁体上に、上述した固定電極または変位電極を構成する金属薄膜が形成されている。

【0081】

固定電極基板Ｅｆ１、Ｅｆ２は、ＦＰＣ基板（フレキシブルプリント回路基板）で構成されていてもよい。ＦＰＣ基板は、薄いフィルム状に形成されており、フレキシブル性を有しているプリント基板である。ＦＰＣ基板は、ポリイミドフィルムに、電極および配線を構成する金属薄膜が形成されている。ＦＰＣ基板のうち固定電極基板Ｅｆ１、Ｅｆ２に相当する部分が固定体２５に固定されていてもよい。ＦＰＣ基板は、共通固定電極Ｅｆｃを検出回路７５に接続する配線を含んでいてもよい。変位電極基板Ｅｄ１、Ｅｄ２は、同様にＦＰＣ基板で構成されていてもよい。この場合には、変位電極基板Ｅｄ１、Ｅｄ２に相当する部分が変位部４１に固定されていてもよい。ＦＰＣ基板は、変位電極Ｅｄを検出回路７５に接続する配線を含んでいてもよい。

【0082】

上述した第１起歪体３０Ａとこれに対応する検出素子７０の構成は、第２起歪体３０Ｂ、第３起歪体３０Ｃおよび第４起歪体３０Ｄにも同様に適用できる。

【0083】

すなわち、図３に示すように、第３容量素子Ｃ３および第４容量素子Ｃ４はそれぞれ、第２起歪体３０Ｂの第２接続構造部３２の変位により静電容量値の変化を検出する。第３容量素子Ｃ３および第４容量素子Ｃ４は、第２起歪体３０Ｂ用の容量素子である。

【0084】

第２起歪体３０Ｂの第２接続構造部３２と共に変位する変位電極基板は、第３変位電極基板Ｅｄ３と、第４変位電極基板Ｅｄ４と、を含んでいてもよい。一側変位電極基板および他側変位電極基板の一方の例が第３変位電極基板Ｅｄ３であり、他方の例が第４変位電極基板Ｅｄ４である。第２起歪体３０Ｂ用の固定電極基板は、第３固定電極基板Ｅｆ３と、第４固定電極基板Ｅｆ４と、を含んでいてもよい。

【0085】

図７に示すように、第３容量素子Ｃ３は、第３固定電極基板Ｅｆ３と、第３変位電極基板Ｅｄ３と、により構成されている。第４容量素子Ｃ４は、第４固定電極基板Ｅｆ４と、第４変位電極基板Ｅｄ４と、により構成されている。本実施の形態においては、第３変位電極基板Ｅｄ３および第４変位電極基板Ｅｄ４は、第２起歪体３０Ｂの変位部４１に設けられている。第３固定電極基板Ｅｆ３および第４固定電極基板Ｅｆ４は、固定体２５に設けられている。

【0086】

第３固定電極基板Ｅｆ３は、第２起歪体３０Ｂの中心軸線ＣＬに対してＹ軸方向正側に配置されている。第４固定電極基板Ｅｆ４は、第２起歪体３０Ｂの中心軸線ＣＬに対してＹ軸方向負側に配置されている。本実施の形態においては、第３固定電極基板Ｅｆ３および第４固定電極基板Ｅｆ４は、一体化されており、上述した固定電極基板Ｅｆ１、Ｅｆ２と同様に構成されている。

【0087】

第３変位電極基板Ｅｄ３は、第２起歪体３０Ｂの中心軸線ＣＬに対してＹ軸方向正側に配置されている。第３変位電極基板Ｅｄ３は、上述した第３固定電極基板Ｅｆ３に対向している。第４変位電極基板Ｅｄ４は、第２起歪体３０Ｂの中心軸線ＣＬに対してＹ軸方向負側に配置されている。第４変位電極基板Ｅｄ４は、上述した第４固定電極基板Ｅｆ４に対向している。変位電極基板Ｅｄ３、Ｅｄ４は、上述した変位電極基板Ｅｄ１、Ｅｄ２と同様に構成されている。

【0088】

図３および図７に示すように、第３容量素子Ｃ３および第４容量素子Ｃ４は、Ｘ軸方向において同じ位置に配置されている。すなわち、第３変位電極基板Ｅｄ３の変位電極Ｅｄおよび第４変位電極基板Ｅｄ４の変位電極Ｅｄは、Ｘ軸方向において同じ位置に配置されている。第３容量素子Ｃ３および第４容量素子Ｃ４は、第２起歪体３０Ｂの第３接続構造部３３に対してＸ軸方向正側に配置されている。

【0089】

また、図３に示すように、第５容量素子Ｃ５および第６容量素子Ｃ６はそれぞれ、第３起歪体３０Ｃの第２接続構造部３２の変位により静電容量値の変化を検出する。第５容量素子Ｃ５および第６容量素子Ｃ６は、第３起歪体３０Ｃ用の容量素子である。

【0090】

第３起歪体３０Ｃの第２接続構造部３２と共に変位する変位電極基板は、第５変位電極基板Ｅｄ５と、第６変位電極基板Ｅｄ６と、を含んでいてもよい。一側変位電極基板および他側変位電極基板の一方の例が第５変位電極基板Ｅｄ５であり、他方の例が第６変位電極基板Ｅｄ６である。第３起歪体３０Ｃ用の固定電極基板は、第５固定電極基板Ｅｆ５と、第６固定電極基板Ｅｆ６と、を含んでいてもよい。

【0091】

図７に示すように、第５容量素子Ｃ５は、第５固定電極基板Ｅｆ５と、第５変位電極基板Ｅｄ５と、により構成されている。第６容量素子Ｃ６は、第６固定電極基板Ｅｆ６と、第６変位電極基板Ｅｄ６と、により構成されている。本実施の形態においては、第５変位電極基板Ｅｄ５および第６変位電極基板Ｅｄ６は、第３起歪体３０Ｃの変位部４１に設けられている。第５固定電極基板Ｅｆ５および第６固定電極基板Ｅｆ６は、固定体２５に設けられている。

【0092】

第５固定電極基板Ｅｆ５は、第３起歪体３０Ｃの中心軸線ＣＬに対してＸ軸方向負側に配置されている。第６固定電極基板Ｅｆ６は、第３起歪体３０Ｃの中心軸線ＣＬに対してＸ軸方向正側に配置されている。本実施の形態においては、第５固定電極基板Ｅｆ５および第６固定電極基板Ｅｆ６は、一体化されており、上述した固定電極基板Ｅｆ１、Ｅｆ２と同様に構成されている。

【0093】

第５変位電極基板Ｅｄ５は、第３起歪体３０Ｃの中心軸線ＣＬに対してＸ軸方向負側に配置されている。第５変位電極基板Ｅｄ５は、上述した第５固定電極基板Ｅｆ５に対向している。第６変位電極基板Ｅｄ６は、第３起歪体３０Ｃの中心軸線ＣＬに対してＸ軸方向正側に配置されている。第６変位電極基板Ｅｄ６は、上述した第６固定電極基板Ｅｆ６に対向している。変位電極基板Ｅｄ５、Ｅｄ６は、上述した変位電極基板Ｅｄ１、Ｅｄ２と同様に構成されている。

【0094】

図３および図７に示すように、第５容量素子Ｃ５および第６容量素子Ｃ６は、Ｙ軸方向において同じ位置に配置されている。すなわち、第５変位電極基板Ｅｄ５の変位電極Ｅｄおよび第６変位電極基板Ｅｄ６の変位電極Ｅｄは、Ｙ軸方向において同じ位置に配置されている。第５容量素子Ｃ５および第６容量素子Ｃ６は、第３起歪体３０Ｃの第３接続構造部３３に対してＹ軸方向正側に配置されている。

【0095】

また、図３に示すように、第７容量素子Ｃ７および第８容量素子Ｃ８はそれぞれ、第４起歪体３０Ｄの第２接続構造部３２の変位により静電容量値の変化を検出する。第７容量素子Ｃ７および第８容量素子Ｃ８は、第４起歪体３０Ｄ用の容量素子である。

【0096】

第４起歪体３０Ｄの第２接続構造部３２と共に変位する変位電極基板は、第７変位電極基板Ｅｄ７と、第８変位電極基板Ｅｄ８と、を含んでいてもよい。一側変位電極基板および他側変位電極基板の一方の例が第７変位電極基板Ｅｄ７であり、他方の例が第８変位電極基板Ｅｄ８である。第４起歪体３０Ｄ用の固定電極基板は、第７固定電極基板Ｅｆ７と、第８固定電極基板Ｅｆ８と、を含んでいてもよい。

【0097】

図７に示すように、第７容量素子Ｃ７は、第７固定電極基板Ｅｆ７と、第７変位電極基板Ｅｄ７と、により構成されている。第８容量素子Ｃ８は、第８固定電極基板Ｅｆ８と、第８変位電極基板Ｅｄ８と、により構成されている。本実施の形態においては、第７変位電極基板Ｅｄ７および第８変位電極基板Ｅｄ８は、第４起歪体３０Ｄの変位部４１に設けられている。第７固定電極基板Ｅｆ７および第８固定電極基板Ｅｆ８は、固定体２５に設けられている。

【0098】

第７固定電極基板Ｅｆ７は、第４起歪体３０Ｄの中心軸線ＣＬに対してＹ軸方向負側に配置されている。第８固定電極基板Ｅｆ８は、第４起歪体３０Ｄの中心軸線ＣＬに対してＹ軸方向正側に配置されている。本実施の形態においては、第７固定電極基板Ｅｆ７および第８固定電極基板Ｅｆ８は、一体化されており、上述した固定電極基板Ｅｆ１、Ｅｆ２と同様に構成されている。

【0099】

第７変位電極基板Ｅｄ７は、第４起歪体３０Ｄの中心軸線ＣＬに対してＹ軸方向負側に配置されている。第７変位電極基板Ｅｄ７は、上述した第７固定電極基板Ｅｆ７に対向している。第８変位電極基板Ｅｄ８は、第４起歪体３０Ｄの中心軸線ＣＬに対してＹ軸方向正側に配置されている。第８変位電極基板Ｅｄ８は、上述した第８固定電極基板Ｅｆ８に対向している。変位電極基板Ｅｄ７、Ｅｄ８は、上述した変位電極基板Ｅｄ１、Ｅｄ２と同様に構成されている。

【0100】

図３および図７に示すように、第７容量素子Ｃ７および第８容量素子Ｃ８は、Ｘ軸方向において同じ位置に配置されている。すなわち、第７変位電極基板Ｅｄ７の変位電極Ｅｄおよび第８変位電極基板Ｅｄ８の変位電極Ｅｄは、Ｘ軸方向において同じ位置に配置されている。第７容量素子Ｃ７および第８容量素子Ｃ８は、第４起歪体３０Ｄの第３接続構造部３３に対してＸ軸方向負側に配置されている。

【0101】

図２に示すように、検出回路７５は、検出素子７０の検出結果に基づいて、起歪体３０Ａ～３０Ｄに作用した力またはモーメントを示す電気信号を出力する。この検出回路７５は、例えばマイクロプロセッサにより構成された演算機能を有していてもよい。また、検出回路７５は、上述した検出素子７０から受信したアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換機能や、信号を増幅する機能を有してもよい。検出回路７５は、電気信号を出力する端子を含んでいてもよく、この端子から図示しない電気ケーブルを介して上述したコントローラ５に電気信号が送信される。

【0102】

図２および図３に示すように、外装体８０は、Ｚ軸方向で見たときに、４つの起歪体３０Ａ～３０Ｄを外側から覆うように構成されている。外装体８０は、力覚センサ１０を構成する筒状の筐体であってもよい。起歪体３０Ａ～３０Ｄは、外装体８０に収容されている。本実施の形態では外装体８０の平面断面形状（ＸＹ平面に沿う断面における形状）は円形枠形状になっていてもよい。受力体２０と外装体８０との間の隙間に、緩衝部材８１が介在されていてもよい。緩衝部材８１は、例えば、ゴムまたはスポンジなどの弾性変形可能な柔軟な材料で形成されていてもよい。

【0103】

次に、このような構成からなる本実施の形態による力覚センサ１０に力またはモーメントが作用して、その力またはモーメントを検出する方法について図８～図１０Ｂを参照して説明する。図８は、図４の第１起歪体がＸ軸方向正側の力Ｆｘを受けた場合の第１起歪体３０Ａの変形状態を模式的に示す正面図であり、図９は、図５の第１起歪体がＹ軸方向正側の力Ｆｙを受けた場合の第１起歪体３０Ａの変形状態を模式的に示す側面図である。図１０Ａは、図５の第１起歪体３０ＡがＺ軸方向正側の力Ｆｚを受けた場合の第１起歪体３０Ａの変形状態を模式的に示す側面図である。図１０Ｂは、図５の第１起歪体３０ＡがＺ軸方向負側の力を受けた場合の第１起歪体３０Ａの変形状態を模式的に示す側面図である。

【0104】

受力体２０が力またはモーメントの作用を受けると、その力またはモーメントが、第１起歪体３０Ａ～第４起歪体３０Ｄに伝わる。より具体的には、その力またはモーメントが第１接続構造部３１、第２接続構造部３２および第３接続構造部３３に伝わり、弾性変形が生じる。このことにより、変位部４１に変位が生じる。このため、検出素子７０の各固定電極基板Ｅｆ１～Ｅｆ８と対応する変位電極基板Ｅｄ１～Ｅｄ８との間の距離が変化し、各容量素子Ｃ１～Ｃ８の静電容量値が変化する。この静電容量値の変化が、起歪体３０Ａ～３０Ｄに生じた変位として検出素子７０で検出される。この場合、各容量素子Ｃ１～Ｃ８の静電容量値の変化が異なり得る。このため、検出回路７５は、検出素子７０で検出された各容量素子Ｃ１～Ｃ８の静電容量値の変化に基づいて、受力体２０に作用した力またはモーメントの向きと大きさを検出することができる。

【0105】

ここでは、まず、第１起歪体３０Ａを例にとって、Ｘ軸方向の力Ｆｘ、Ｙ軸方向の力Ｆｙ、Ｚ軸方向の力Ｆｚが作用した場合の第１容量素子Ｃ１および第２容量素子Ｃ２の静電容量値の変化について説明する。

【0106】

（＋Ｆｘが作用した場合）
第１起歪体３０ＡにＸ軸方向正側に力Ｆｘが作用した場合には、図８に示すように、第１起歪体３０Ａの第１接続構造部３１、第２接続構造部３２および第３接続構造部３３が弾性変形しながら、各々の接続構造部３１～３３がＸ軸方向正側に倒れるように傾斜する。言い換えると、第１接続構造部３１、第２接続構造部３２および第３接続構造部３３は、Ｙ軸方向正側に向かって見たときに（図８の紙面に向かって見たときに）、時計回りに回動する。概略的には、第３接続構造部３３と固定体２５との接続点を中心に各接続構造部３１～３３が回動する。第２接続構造部３２と連動して、変位部４１は時計回りに回動し、傾斜する。

【0107】

第１変位電極基板Ｅｄ１は、第１固定電極基板Ｅｆ１に近づき、第１変位電極基板Ｅｄ１と第１固定電極基板Ｅｆ１との電極間距離（Ｚ軸方向の距離）が減少する。このため、第１容量素子Ｃ１の静電容量値が増大する。一方、第２変位電極基板Ｅｄ２は、第２固定電極基板Ｅｆ２から遠ざかり、第２変位電極基板Ｅｄ２と第２固定電極基板Ｅｆ２との電極間距離（Ｚ軸方向の距離）が増大する。このため、第２容量素子Ｃ２の静電容量値が減少する。

【0108】

（－Ｆｘが作用した場合）
第１起歪体３０ＡにＸ軸方向負側に力Ｆｘが作用した場合には、図示しないが、図８に示す場合と逆の現象が生じる。すなわち、第１容量素子Ｃ１の静電容量値が減少し、第２容量素子Ｃ２の静電容量値が増大する。

【0109】

（＋Ｆｙが作用した場合）
第１起歪体３０ＡにＹ軸方向正側に力Ｆｙが作用した場合には、図９に示すように、第１接続構造部３１、第２接続構造部３２および第３接続構造部３３が弾性変形しながら、Ｙ軸方向正側に倒れるように傾斜する。言い換えると、第１接続構造部３１、第２接続構造部３２および第３接続構造部３３は、Ｘ軸方向正側に向かって見たときに（図９の紙面に向かって見たときに）、反時計回りに回動する。第２接続構造部３２と連動して、変位部４１は反時計回りに回動して、傾斜する。概略的には、第３接続構造部３３と固定体２５との接続点を中心に各接続構造部３１～３３が回動する。この場合、変位部４１は、固定体２５から遠ざかる方向に変位する。

【0110】

第１変位電極基板Ｅｄ１は、第１固定電極基板Ｅｆ１から遠ざかり、第１変位電極基板Ｅｄ１と第１固定電極基板Ｅｆ１との電極間距離（Ｚ軸方向の距離）が増大する。このため、第１容量素子Ｃ１の静電容量値が減少する。同様に、第２変位電極基板Ｅｄ２は、第２固定電極基板Ｅｆ２から遠ざかり、第２変位電極基板Ｅｄ２と第２固定電極基板Ｅｆ２との電極間距離（Ｚ軸方向の距離）が増大する。このため、第２容量素子Ｃ２の静電容量値が減少する。

【0111】

（－Ｆｙが作用した場合）
第１起歪体３０ＡにＹ軸方向負側に力Ｆｙが作用した場合には、図示しないが、図９に示す場合と逆の現象が生じる。すなわち、第１容量素子Ｃ１の静電容量値が増大するとともに、第２容量素子Ｃ２の静電容量値が増大する。

【0112】

（＋Ｆｚが作用した場合）
第１起歪体３０ＡにＺ軸方向正側に力Ｆｚが作用した場合には、図１０Ａに示すように、第１接続構造部３１および第２接続構造部３２が弾性変形する。この場合、第２接続構造部３２の第２１接続部３７がＺ軸方向正側に変位し、第２２接続部３８が傾斜する。第２接続構造部３２と連動して、変位部４１はＺ軸方向正側に変位する。この場合、変位部４１は、固定体２５から遠ざかる方向に変位する。

【0113】

第１変位電極基板Ｅｄ１は、第１固定電極基板Ｅｆ１から遠ざかり、第１変位電極基板Ｅｄ１と第１固定電極基板Ｅｆ１との電極間距離（Ｚ軸方向の距離）が増大する。このため、第１容量素子Ｃ１の静電容量値が減少する。同様に、第２変位電極基板Ｅｄ２は、第２固定電極基板Ｅｆ２から遠ざかり、第２変位電極基板Ｅｄ２と第２固定電極基板Ｅｆ２との電極間距離（Ｚ軸方向の距離）が増大する。このため、第２容量素子Ｃ２の静電容量値が減少する。

【0114】

（－Ｆｚが作用した場合）
第１起歪体３０ＡにＺ軸方向負側に力Ｆｚが作用した場合には、図１０Ｂに示すように、図１０Ａに示す場合と逆の現象が生じる。

【0115】

第１起歪体３０ＡにＺ軸方向負側に力Ｆｚが作用した場合には、図１０Ｂに示すように、第１接続構造部３１および第２接続構造部３２が弾性変形する。この場合、第２接続構造部３２の第２１接続部３７がＺ軸方向負側に変位し、第２２接続部３８が傾斜する。第２接続構造部３２と連動して、変位部４１はＺ軸方向負側に変位する。この場合、変位部４１は、固定体２５に近づく方向に変位する。

【0116】

第１変位電極基板Ｅｄ１は、第１固定電極基板Ｅｆ１に近づき、第１変位電極基板Ｅｄ１と第１固定電極基板Ｅｆ１との電極間距離（Ｚ軸方向の距離）が減少する。このため、第１容量素子Ｃ１の静電容量値が増大する。同様に、第２変位電極基板Ｅｄ２は、第２固定電極基板Ｅｆ２に近づき、第２変位電極基板Ｅｄ２と第２固定電極基板Ｅｆ２との電極間距離（Ｚ軸方向の距離）が減少する。このため、第２容量素子Ｃ２の静電容量値が増大する。

【0117】

ここで、図４に示す第１起歪体３０Ａに設けられた各容量素子Ｃ１、Ｃ２の静電容量値の変化を図１１に示す。図１１は、図４～図６の第１起歪体３０Ａにおける各容量素子Ｃ１、Ｃ２の静電容量値の変化を示す表である。

【0118】

図１１においては、Ｘ軸方向の力ＦｘとＹ軸方向の力ＦｙとＺ軸方向の力Ｆｚについての容量素子Ｃ１、Ｃ２の静電容量値の変化を示している。静電容量値が減少した場合を「－（マイナス）」で示し、静電容量値が増大した場合を「＋（プラス）」で示している。例えば、図１１に示す表中のＦｘの行のＣ１に「＋」が示されているが、これは、上述したように＋Ｆｘの力が作用した場合には第１容量素子Ｃ１の静電容量値が増大することを示している。一方、図１１に示す表中のＦｘの行のＣ２に「－」が示されているが、これは、上述したように＋Ｆｘの力が作用した場合には第２容量素子Ｃ２の静電容量値が減少することを示している。簡略化のため、図１１では、静電容量値の変化を単に符号で表している。

【0119】

図１１に示す表から、受力体２０と固定体２５とが第１起歪体３０Ａだけで接続されている力覚センサ１０において、受力体２０に作用した力Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚは、以下の式で算出することができる。なお、以下の式では、便宜上、力またはモーメントと静電容量値の変化量とを「＝」で結んでいる。しかしながら、力またはモーメントと、静電容量値とは互いに異なる物理量であるため、実際には、静電容量値の変化量を変換することにより、力が算出される。以下の式中のＣ１、Ｃ２は、各容量素子における静電容量値の変化量を示す。

【数1】

【数2】

【数3】

【0120】

図１１に示すように、受力体２０と固定体２５とが第１起歪体３０Ａだけで接続されている力覚センサ１０においては、Ｘ軸方向の力Ｆｘは、第１容量素子Ｃ１の静電容量値と第２容量素子Ｃ２の静電容量値との差で検出することができる。すなわち、上述の式（１）に示されているように、第１容量素子Ｃ１の静電容量値の変化量と第２容量素子Ｃ２の静電容量値の変化量との差分によって力Ｆｘの出力値を算出することができる。第１容量素子Ｃ１の静電容量値および第２容量素子Ｃ２の静電容量値のそれぞれに、ノイズまたは周囲温度等の外乱による影響が含まれていたとしても、その影響は、上述の式（１）の差分によって相殺することができる。このため、力Ｆｘの出力値が、外乱の影響を受けることを防止でき、力覚センサ１０の高性能化を図ることができる。

【0121】

なお、上述の式（２）および式（３）に示されているように、ＦｙとＦｚでは、静電容量の変化量は共に減少し、数式が同じである。このことにより、検出された力がＦｙおよびＦｚのいずれであるかを判別することが困難になる。このため、１つの第１起歪体３０Ａだけを用いた力覚センサ１０は、力Ｆｙおよび力Ｆｚのいずれか一方と、力Ｆｘが作用する場合に用いることができる。この場合の力覚センサ１０は、２軸成分を検出可能な力覚センサである。

【0122】

次に、図７に示す力覚センサ１０において、Ｘ軸方向の力Ｆｘ、Ｙ軸方向の力Ｆｙ、Ｚ軸方向の力Ｆｚ、Ｘ軸周りのモーメントＭｘ、Ｙ軸周りのモーメントＭｙ、Ｚ軸周りのモーメントＭｚが作用した場合の各容量素子Ｃ１～Ｃ８の静電容量値の変化について図１２を参照して説明する。図１２は、図７の力覚センサにおける各容量素子の静電容量値の変化を示す表である。

【0123】

（＋Ｆｘが作用した場合）
まず、図７に示す受力体２０にＸ軸方向正側に力Ｆｘが作用した場合について説明する。

【0124】

この場合、第１起歪体３０Ａは、図８に示す第１起歪体３０Ａと同様に弾性変形し、第１容量素子Ｃ１の静電容量値が増大するとともに第２容量素子Ｃ２の静電容量値が減少する。この場合、第１変位電極基板Ｅｄ１の中心と中心軸線ＣＬとのＸ軸方向距離（図６のＬ１に相当）が比較的小さいことから、第１容量素子Ｃ１の静電容量値の増大量は比較的小さくなる。同様に、第２容量素子Ｃ２の静電容量値の減少量は比較的小さくなる。

【0125】

第２起歪体３０Ｂは、図９に示す第１起歪体３０Ａとは反対方向に弾性変形し、第３容量素子Ｃ３の静電容量値が増大するとともに第４容量素子Ｃ４の静電容量値が増大する。より具体的には、第２起歪体３０Ｂの第２接続構造部３２は、Ｙ軸方向正側に向かって見たときに時計回りに回動して傾斜する。この場合、概略的には、第２起歪体３０Ｂの第３接続構造部３３と固定体２５との接続点を中心に第２接続構造部３２が回動する。第３変位電極基板Ｅｄ３の中心と中心軸線ＣＬとのＸ軸方向距離（図６のＬ２に相当）が比較的大きいことから、第３変位電極基板Ｅｄ３が第３固定電極基板Ｅｆ３に近づく方向への変位量が比較的大きい。このため、受力体２０にＸ軸方向正側に力Ｆｘが作用した場合に、第３容量素子Ｃ３の静電容量値の増大量が比較的大きくなる。このため、図１２に示す表中のＦｘの行のＣ３は、「＋＋」としている。第４容量素子Ｃ４の静電容量値の増大量も同様に比較的大きいため、図１２に示す表中のＦｘの行のＣ４は、「＋＋」としている。

【0126】

第３起歪体３０Ｃは、図８に示す第１起歪体３０Ａとは反対方向に弾性変形し、第５容量素子Ｃ５の静電容量値が減少するとともに第６容量素子Ｃ６の静電容量値が増大する。この場合、第５変位電極基板Ｅｄ５の中心と中心軸線ＣＬとのＸ軸方向距離（図６のＬ１に相当）が比較的小さいことから、第５容量素子Ｃ５の静電容量値の減少量は比較的小さくなる。同様に、第６容量素子Ｃ６の静電容量値の増大量は比較的小さくなる。

【0127】

第４起歪体３０Ｄは、図９に示す第１起歪体３０Ａと同様に弾性変形し、第７容量素子Ｃ７の静電容量値が減少するとともに第８容量素子Ｃ８の静電容量値が減少する。より具体的には、第４起歪体３０Ｄの第２接続構造部３２は、Ｙ軸方向正側に向かって見たときに時計回りに回動して傾斜する。この場合、概略的には、第４起歪体３０Ｄの第３接続構造部３３と固定体２５との接続点を中心に第２接続構造部３２が回動する。第７変位電極基板Ｅｄ７の中心と中心軸線ＣＬとのＸ軸方向距離（図６のＬ２に相当）が比較的大きいことから、第７変位電極基板Ｅｄ７が第７固定電極基板Ｅｆ７から遠ざかる方向への変位量が比較的大きい。このため、受力体２０にＸ軸方向正側に力Ｆｘが作用した場合に、第７容量素子Ｃ７の静電容量値の減少量が比較的大きくなる。このため、図１２に示す表中のＦｘの行のＣ７は、「－－」としている。第８容量素子Ｃ８の静電容量値の減少量も同様に比較的大きいため、図１２に示す表中のＦｘの行のＣ８は、「－－」としている。

【0128】

（＋Ｆｙが作用した場合）
次に、受力体２０にＹ軸方向正側に力Ｆｙが作用した場合について説明する。以下の説明においても、静電容量値の変化に応じて、上述したように図１２の表中の符号が定められる。

【0129】

第１起歪体３０Ａは、図９に示す第１起歪体３０Ａと同様に弾性変形し、第１容量素子Ｃ１の静電容量値が減少するとともに第２容量素子Ｃ２の静電容量値が減少する。より具体的には、第１起歪体３０Ａの第２接続構造部３２は、Ｘ軸方向正側に向かって見たときに反時計回りに回動して傾斜する。この場合、概略的には、第１起歪体３０Ａの第３接続構造部３３と固定体２５との接続点を中心に第２接続構造部３２が回動する。第１変位電極基板Ｅｄ１の中心と中心軸線ＣＬとのＹ軸方向距離（図６のＬ２に相当）が比較的大きいことから、第１変位電極基板Ｅｄ１が第１固定電極基板Ｅｆ１から遠ざかる方向への変位量が比較的大きい。このため、受力体２０にＹ軸方向正側に力Ｆｙが作用した場合に、第１容量素子Ｃ１の静電容量値の減少量が比較的大きくなる。このため、図１２に示す表中のＦｙの行のＣ１は、「－－」としている。第２容量素子Ｃ２の静電容量値の減少量も同様に比較的大きいため、図１２に示す表中のＦｙの行のＣ２は、「－－」としている。

【0130】

第２起歪体３０Ｂは、図８に示す第１起歪体３０Ａと同様に弾性変形し、第３容量素子Ｃ３の静電容量値が増大するとともに第４容量素子Ｃ４の静電容量値が減少する。この場合、第３変位電極基板Ｅｄ３の中心と中心軸線ＣＬとのＹ軸方向距離（図６のＬ１に相当）が比較的小さいことから、第３容量素子Ｃ３の静電容量値の増大量は比較的小さくなる。同様に、第４容量素子Ｃ４の静電容量値の減少量は比較的小さくなる。

【0131】

第３起歪体３０Ｃは、図９に示す第１起歪体３０Ａとは反対方向に弾性変形し、第５容量素子Ｃ５の静電容量値が増大するとともに第６容量素子Ｃ６の静電容量値が増大する。より具体的には、第３起歪体３０Ｃの第２接続構造部３２は、Ｘ軸方向正側に向かって見たときに反時計回りに回動して傾斜する。この場合、概略的には、第３起歪体３０Ｃの第３接続構造部３３と固定体２５との接続点を中心に第２接続構造部３２が回動する。第５変位電極基板Ｅｄ５の中心と中心軸線ＣＬとのＹ軸方向距離（図６のＬ２に相当）が比較的大きいことから、第５変位電極基板Ｅｄ５が第５固定電極基板Ｅｆ５に近づく方向への変位量が比較的大きい。このため、受力体２０にＹ軸方向正側に力Ｆｙが作用した場合に、第５容量素子Ｃ５の静電容量値の増大量が比較的大きくなる。このため、図１２に示す表中のＦｙの行のＣ５は、「＋＋」としている。第６容量素子Ｃ６の静電容量値の増大量も同様に比較的大きいため、図１２に示す表中のＦｙの行のＣ６は、「＋＋」としている。

【0132】

第４起歪体３０Ｄは、図８に示す第１起歪体３０Ａとは反対方向に弾性変形し、第７容量素子Ｃ７の静電容量値が減少するとともに第８容量素子Ｃ８の静電容量値が増大する。この場合、第７変位電極基板Ｅｄ７の中心と中心軸線ＣＬとのＹ軸方向距離（図６のＬ１に相当）が比較的小さいことから、第７容量素子Ｃ７の静電容量値の減少量は比較的小さくなる。同様に、第８容量素子Ｃ８の静電容量値の増大量は比較的小さくなる。

【0133】

（＋Ｆｚが作用した場合）
次に、受力体２０にＺ軸方向正側に力Ｆｚが作用した場合について説明する。以下の説明においても、静電容量値の変化に応じて、上述したように図１２の表中の符号が定められる。

【0134】

この場合、第１起歪体３０Ａは、図１０Ａに示す第１起歪体３０Ａと同様に弾性変形し、第１容量素子Ｃ１の静電容量値が減少するとともに第２容量素子Ｃ２の静電容量値が減少する。より具体的には、第１起歪体３０Ａの第２２接続部３８が傾斜する。第１変位電極基板Ｅｄ１の中心と中心軸線ＣＬとのＹ軸方向距離（図６のＬ２に相当）が比較的大きいことから、第１変位電極基板Ｅｄ１が第１固定電極基板Ｅｆ１から遠ざかる方向への変位量が比較的大きい。このため、図１２に示す表中のＦｚの行のＣ１は、「－－」としている。同様に、第２容量素子Ｃ２～第８容量素子Ｃ８もそれぞれ、比較的大きく減少する。

【0135】

（＋Ｍｘが作用した場合）
次に、受力体２０にＸ軸周り、すなわちＸ軸方向正側に向かって時計回りのモーメントＭｘ（図７参照）が作用した場合について説明する。以下の説明においても、静電容量値の変化に応じて、上述したように図１２の表中の符号が定められる。

【0136】

この場合、第１起歪体３０Ａは、図１０Ａに示すようにＺ軸方向正側を向く力Ｆｚが作用した第１起歪体３０Ａと同様に弾性変形し、第１容量素子Ｃ１の静電容量値が減少するとともに第２容量素子Ｃ２の静電容量値が減少する。上述したように、第１変位電極基板Ｅｄ１の中心と中心軸線ＣＬとのＹ軸方向距離（図６のＬ２に相当）が比較的大きいことから、第１変位電極基板Ｅｄ１が第１固定電極基板Ｅｆ１から遠ざかる方向への変位量が比較的大きい。このため、第１容量素子Ｃ１の静電容量値の減少量は比較的大きくなる。また、第１変位電極基板Ｅｄ１の中心と受力体２０の中心ＯとのＹ軸方向距離（図３のＬ３に相当）が、第３変位電極基板Ｅｄ３の中心と受力体２０の中心ＯとのＹ軸方向距離（図６のＬ１に相当）よりも大きいため、第１容量素子Ｃ１の静電容量値の減少量は更に大きくなる。第２容量素子Ｃ２も同様に静電容量値の減少量が比較的大きくなる。

【0137】

第２起歪体３０Ｂは、Ｘ軸方向正側に向かって見たときに、第１接続構造部３１、第２接続構造部３２および第３接続構造部３３が時計回りに回動する。この場合、概略的には、第２起歪体３０Ｂの第３接続構造部３３と固定体２５との接続点を中心に第２接続構造部３２が回動する。このため、第３変位電極基板Ｅｄ３は、第３固定電極基板Ｅｆ３から遠ざかり、第３変位電極基板Ｅｄ３と第３固定電極基板Ｅｆ３との電極間距離が増大する。このため、第３容量素子Ｃ３の静電容量値が減少する。第３変位電極基板Ｅｄ３の中心と中心軸線ＣＬとのＹ軸方向距離（図６のＬ１に相当）が比較的小さいことから、第３容量素子Ｃ３の静電容量値の減少量は比較的小さくなる。一方、第４変位電極基板Ｅｄ４は、第４固定電極基板Ｅｆ４に近づき、第４変位電極基板Ｅｄ４と第４固定電極基板Ｅｆ４との電極間距離が減少する。このため、第４容量素子Ｃ４の静電容量値が増大する。第４変位電極基板Ｅｄ４の中心と中心軸線ＣＬとのＹ軸方向距離（図６のＬ１に相当）が比較的小さいことから、第４容量素子Ｃ４の静電容量値の増大量は比較的小さくなる。

【0138】

第３起歪体３０Ｃは、図１０Ｂに示すようにＺ軸方向負側を向く力Ｆｚが作用した第１起歪体３０Ａと同様に弾性変形し、第５容量素子Ｃ５の静電容量値が増大するとともに第６容量素子Ｃ６の静電容量値が増大する。上述したように、第５変位電極基板Ｅｄ５の中心と中心軸線ＣＬとのＹ軸方向距離（図６のＬ２に相当）が比較的大きいことから、第５変位電極基板Ｅｄ５が第５固定電極基板Ｅｆ５に近づく方向への変位量が比較的大きい。このため、第５容量素子Ｃ５の静電容量値の増大量は比較的大きくなる。また、第５変位電極基板Ｅｄ５の中心と受力体２０の中心ＯとのＹ軸方向距離（図３のＬ３に相当）が、第４変位電極基板Ｅｄ４の中心と受力体２０の中心ＯとのＹ軸方向距離（図６のＬ１に相当）よりも大きいため、第５容量素子Ｃ５の静電容量値の増大量は更に大きくなる。第６容量素子Ｃ６も同様に静電容量値の増大量が比較的大きくなる。

【0139】

第４起歪体３０Ｄは、Ｘ軸方向正側に向かって見たときに、第１接続構造部３１、第２接続構造部３２および第３接続構造部３３が時計回りに回動する。この場合、概略的には、第４起歪体３０Ｄの第３接続構造部３３と固定体２５との接続点を中心に第２接続構造部３２が回動する。このため、第７変位電極基板Ｅｄ７は、第７固定電極基板Ｅｆ７に近づき、第７変位電極基板Ｅｄ７と第７固定電極基板Ｅｆ７との電極間距離が減少する。このため、第７容量素子Ｃ７の静電容量値が増大する。第７変位電極基板Ｅｄ７の中心と中心軸線ＣＬとのＹ軸方向距離（図６のＬ１に相当）が比較的小さいことから、第７容量素子Ｃ７の静電容量値の増大量は比較的小さくなる。一方、第８変位電極基板Ｅｄ８は、第８固定電極基板Ｅｆ８から遠ざかり、第８変位電極基板Ｅｄ８と第８固定電極基板Ｅｆ８との電極間距離が増大する。このため、第８容量素子Ｃ８の静電容量値が減少する。第８変位電極基板Ｅｄ８の中心と中心軸線ＣＬとのＹ軸方向距離（図６のＬ１に相当）が比較的小さいことから、第８容量素子Ｃ８の静電容量値の減少量は比較的小さくなる。

【0140】

（＋Ｍｙが作用した場合）
次に、受力体２０にＹ軸周り、すなわちＹ軸方向正側に向かって時計回りのモーメントＭｙ（図７参照）が作用した場合について説明する。以下の説明においても、静電容量値の変化に応じて、上述したように図１２の表中の符号が定められる。

【0141】

この場合、第１起歪体３０Ａは、Ｙ軸方向正側に向かって見たときに、第１接続構造部３１、第２接続構造部３２および第３接続構造部３３が時計回りに回動する。この場合、概略的には、第１起歪体３０Ａの第３接続構造部３３と固定体２５との接続点を中心に第２接続構造部３２が回動する。このため、第１変位電極基板Ｅｄ１は、第１固定電極基板Ｅｆ１に近づき、第１変位電極基板Ｅｄ１と第１固定電極基板Ｅｆ１との電極間距離が減少する。このため、第１容量素子Ｃ１の静電容量値が増大する。第１変位電極基板Ｅｄ１の中心と中心軸線ＣＬとのＸ軸方向距離（図６のＬ１に相当）が比較的小さいことから、第１容量素子Ｃ１の静電容量値の増大量は比較的小さくなる。一方、第２変位電極基板Ｅｄ２は、第２固定電極基板Ｅｆ２から遠ざかり、第２変位電極基板Ｅｄ２と第２固定電極基板Ｅｆ２との電極間距離が増大する。このため、第２容量素子Ｃ２の静電容量値が減少する。第２変位電極基板Ｅｄ２の中心と中心軸線ＣＬとのＸ軸方向距離（図６のＬ１に相当）が比較的小さいことから、第２容量素子Ｃ２の静電容量値の減少量は比較的小さくなる。

【0142】

第２起歪体３０Ｂは、図１０Ａに示すようにＺ軸方向正側を向く力Ｆｚが作用した第１起歪体３０Ａと同様に弾性変形し、第３容量素子Ｃ３の静電容量値が減少するとともに第４容量素子Ｃ４の静電容量値が減少する。上述したように、第３変位電極基板Ｅｄ３の中心と中心軸線ＣＬとのＸ軸方向距離（図６のＬ２に相当）が比較的大きいことから、第３変位電極基板Ｅｄ３が第３固定電極基板Ｅｆ３から遠ざかる方向への変位量が比較的大きい。このため、第３容量素子Ｃ３の静電容量値の減少量は比較的大きくなる。また、第３変位電極基板Ｅｄ３の中心と受力体２０の中心ＯとのＸ軸方向距離（図３のＬ３に相当）が第２変位電極基板Ｅｄ２の中心と受力体２０の中心ＯとのＸ軸方向距離（図６のＬ１に相当）よりも大きいため、第３容量素子Ｃ３の静電容量値の減少量は更に大きくなる。第４容量素子Ｃ４も同様に静電容量値の減少量が比較的大きくなる。

【0143】

第３起歪体３０Ｃは、Ｙ軸方向正側に向かって見たときに、第１接続構造部３１、第２接続構造部３２および第３接続構造部３３が時計回りに回動する。この場合、概略的には、第３起歪体３０Ｃの第３接続構造部３３と固定体２５との接続点を中心に第２接続構造部３２が回動する。このため、第５変位電極基板Ｅｄ５は、第５固定電極基板Ｅｆ５から遠ざかり、第５変位電極基板Ｅｄ５と第６固定電極基板Ｅｆ６との電極間距離が増大する。このため、第５容量素子Ｃ５の静電容量値が減少する。第５変位電極基板Ｅｄ５の中心と中心軸線ＣＬとのＸ軸方向距離（図６のＬ１に相当）が比較的小さいことから、第５容量素子Ｃ５の静電容量値の減少量は比較的小さくなる。一方、第６変位電極基板Ｅｄ６は、第６固定電極基板Ｅｆ６に近づき、第６変位電極基板Ｅｄ６と第６固定電極基板Ｅｆ６との電極間距離が減少する。このため、第６容量素子Ｃ６の静電容量値が増大する。第６変位電極基板Ｅｄ６の中心と中心軸線ＣＬとのＸ軸方向距離（図６のＬ１に相当）が比較的小さいことから、第６容量素子Ｃ６の静電容量値の増大量は比較的小さくなる。

【0144】

第４起歪体３０Ｄは、図１０Ｂに示すようにＺ軸方向負側を向く力Ｆｚが作用した第１起歪体３０Ａと同様に弾性変形し、第７容量素子Ｃ７の静電容量値が増大するとともに第８容量素子Ｃ８の静電容量値が増大する。上述したように、第７変位電極基板Ｅｄ７の中心と第３接続構造部３３とのＸ軸方向距離（図６のＬ２に相当）が比較的大きいことから、第７変位電極基板Ｅｄ７が第７固定電極基板Ｅｆ７に近づく方向への変位量が比較的大きい。このため、第７容量素子Ｃ７の静電容量値の増大量は比較的大きくなる。また、第７変位電極基板Ｅｄ７の中心と受力体２０の中心ＯとのＸ軸方向距離（図３のＬ３に相当）が第６変位電極基板Ｅｄ６の中心と受力体２０の中心ＯとのＸ軸方向距離（図６のＬ１に相当）よりも大きいため、第７容量素子Ｃ７の静電容量値の増大量は更に大きくなる。第８容量素子Ｃ８も同様に静電容量値の増大量が比較的大きくなる。

【0145】

（＋Ｍｚが作用した場合）
次に、受力体２０に、Ｚ軸周り、すなわちＺ軸方向正側に向かって時計回りのモーメントＭｚ（図７参照）が作用した場合について説明する。以下の説明においても、静電容量値の変化に応じて、上述したように図１２の表中の符号が定められる。

【0146】

この場合、第１起歪体３０Ａは、図８に示す第１起歪体３０Ａとは反対方向に弾性変形し、第１容量素子Ｃ１の静電容量値が減少するとともに第２容量素子Ｃ２の静電容量値が増大する。この場合、第１変位電極基板Ｅｄ１の中心と中心軸線ＣＬとのＸ軸方向距離（図６のＬ１に相当）が比較的小さいことから、第１容量素子Ｃ１の静電容量値の減少量は比較的小さくなる。同様に、第２容量素子Ｃ２の静電容量値の増大量は比較的小さくなる。

【0147】

第２起歪体３０Ｂは、図８に示す第１起歪体３０Ａとは反対方向に弾性変形し、第３容量素子Ｃ３の静電容量値が減少するとともに第４容量素子Ｃ４の静電容量値が増大する。この場合、第３変位電極基板Ｅｄ３の中心と中心軸線ＣＬとのＹ軸方向距離（図６のＬ１に相当）が比較的小さいことから、第３容量素子Ｃ３の静電容量値の減少量は比較的小さくなる。同様に、第４容量素子Ｃ４の静電容量値の増大量は比較的小さくなる。

【0148】

第３起歪体３０Ｃは、図８に示す第１起歪体３０Ａとは反対方向に弾性変形し、第５容量素子Ｃ５の静電容量値が減少するとともに第６容量素子Ｃ６の静電容量値が増大する。この場合、第５変位電極基板Ｅｄ５の中心と中心軸線ＣＬとのＸ軸方向距離（図６のＬ１に相当）が比較的小さいことから、第５容量素子Ｃ５の静電容量値の減少量は比較的小さくなる。同様に、第６容量素子Ｃ６の静電容量値の増大量は比較的小さくなる。

【0149】

第４起歪体３０Ｄは、図８に示す第１起歪体３０Ａとは反対方向に弾性変形し、第７容量素子Ｃ７の静電容量値が減少するとともに第８容量素子Ｃ８の静電容量値が増大する。この場合、第７変位電極基板Ｅｄ７の中心と中心軸線ＣＬとのＹ軸方向距離（図６のＬ１に相当）が比較的小さいことから、第７容量素子Ｃ７の静電容量値の減少量は比較的小さくなる。同様に、第８容量素子Ｃ８の静電容量値の増大量は比較的小さくなる。

【0150】

このようにして、各容量素子Ｃ１～Ｃ８の静電容量値の変化が検出されると、受力体２０に作用した力またはモーメントの向きと大きさが検出される。そして、図１２に示すように、各容量素子Ｃ１～Ｃ８の静電容量値が変化する。

【0151】

図１２に示す表から、受力体２０に作用した力Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、およびモーメントＭｘ、Ｍｙ、Ｍｚは、以下の式で算出することができる。これにより、力の６軸成分を検出することができる。なお、以下の式では、便宜上、力またはモーメントと静電容量値の変化量とを「＝」で結んでいる。しかしながら、力またはモーメントと、静電容量値とは互いに異なる物理量であるため、実際には、静電容量値の変化量を変換することにより、力またはモーメントが算出される。以下の式中のＣ１～Ｃ８は、各容量素子における静電容量値の変化量を示す。

【数4】

【数5】

【数6】

【数7】

【数8】

【数9】

【0152】

上述したように、図７に示す力覚センサ１０は、上述した式（４）～式（９）で示したように、力Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、およびモーメントＭｘ、Ｍｙ、Ｍｚを検出することができるため、力の６軸成分を検出することが可能になっている。しかしながら、力覚センサ１０が検出することが可能な力の軸成分は６つであることに限られることはなく、起歪体の個数や構造、形状に応じて、検出可能な軸成分は任意である。上述した式（４）～式（９）に含まれる係数ａ１～ａ２４は、静電容量値の変化量（増大量または減少量）が比較的小さいことを示す係数である。係数ａ１～ａ２４は、互いに異なり得る。

【0153】

上述した式（４）～式（９）に係数ａ１～ａ２４が含まれていることにより、各軸成分に他軸感度が発生している。しかしながら、他軸感度が発生した場合であっても、他軸感度のマトリックスの逆行列を求め、この逆行列を力覚センサの出力（特性行列）に乗じることによって補正演算を行うことができる。この結果、他軸感度を低減することができ、他軸感度の発生を無視できる程度に他軸感度を低減することができる。

【0154】

このように本実施の形態によれば、Ｚ軸方向で見たときに、各々の起歪体３０Ａ～３０Ｄは、受力体２０の中心Ｏに対する周方向において異なる位置に配置されている。Ｚ軸方向で見たときに、受力体２０の中心Ｏから外側に向かう方向に第２方向が沿うように、各々の起歪体３０Ａ～３０Ｄが配置されている。このことにより、Ｚ軸方向で見たときの力覚センサ１０の外形寸法を小さくすることができ、力覚センサ１０の小型化を図ることができる。例えば、受力体２０および固定体２５が円形状に形成されている場合には、受力体２０および固定体２５の直径を小さくすることができる。また、例えば、起歪体３０Ａ～３０Ｄが、第２方向が受力体２０の中心Ｏに対する半径方向に直交する方向（周方向に相当する方向）に沿うように配置されている場合には、受力体２０および固定体２５の直径が大きくなり得る。しかしながら、本実施の形態によれば、第２方向が受力体２０の中心Ｏから外側に向かう方向に沿うように各々の起歪体３０Ａ～３０Ｄが配置されているため、力覚センサ１０の外形寸法を小さくすることができる。

【0155】

また、本実施の形態によれば、検出素子７０の第１起歪体３０Ａ用の変位電極基板が、Ｘ軸方向において第１起歪体３０Ａの中心軸線ＣＬに対して一側に配置された第１変位電極基板Ｅｄ１と、中心軸線ＣＬに対して他側に配置された第２変位電極基板Ｅｄ２と、を含んでいる。同様に、第２起歪体３０Ｂ～第４起歪体３０Ｄ用の変位電極基板は、第３変位電極基板Ｅｄ３～第８変位電極基板Ｅｄ８を含んでいる。このことにより、検出可能な軸成分数を増大させることができ、力覚センサ１０の高性能化を図ることができる。

【0156】

また、本実施の形態によれば、Ｚ軸方向で見たときに、各々の起歪体３０Ａ～３０Ｄの第２接続構造部３２は、対応する第１接続構造部３１よりも受力体２０の中心Ｏに近い位置に配置されている。このことにより、各々の変位電極基板Ｅｄ１～Ｅｄ８を、受力体２０の中心Ｏに近い位置に配置することができる。このため、受力体２０の外側領域において、隣り合う２つの起歪体３０Ａ～３０Ｄの間にスペースを確保することができ、このスペースに、過負荷時に力覚センサ１０の破損を防止するためのストッパー（図示せず）などの機構を配置することができる。この結果、力覚センサ１０の小型化を図ることができるとともに力覚センサ１０の高性能化を図ることができる。

【0157】

また、本実施の形態によれば、Ｚ軸方向で見たときに、各々の起歪体３０Ａ～３０Ｄの第２方向は、受力体２０の中心Ｏに対して放射状に配置されている。このことにより、検出素子７０の各々の変位電極基板Ｅｄ１～Ｅｄ８を、受力体２０の中心Ｏに対する周方向において均等に配置することができる。このため、各軸成分の力またはモーメントの検出精度を向上させることができ、力覚センサ１０の高性能化を図ることができる。

【0158】

また、本実施の形態によれば、受力体２０と固定体２５が、４つの起歪体３０Ａ～３０Ｄにより接続されている。このことにより、Ｚ軸方向で見たときに、４つの起歪体３０Ａ～３０Ｄを、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に沿うように配置することができる。このため、各軸成分の力またはモーメントの検出精度を向上させることができ、力覚センサ１０の高性能化を図ることができる。

【0159】

また、本実施の形態によれば、各々の変位電極基板Ｅｄ１～Ｅｄ８は、受力体２０から固定体２５に向かって延びる第２１接続部３７の固定体２５に対向する面に接続されている。このことにより、各々の変位電極基板Ｅｄ１～Ｅｄ８を、対応する固定電極基板Ｅｆ１～Ｅｆ８に容易に対向させることができる。

【0160】

また、本実施の形態によれば、第２接続構造部３２の固定体２５に対向する面に、変位部４１が接続され、変位部４１の固定体２５に対向する面に、対応する変位電極基板Ｅｄ１～Ｅｄ８が接続されている。このことにより、各々の変位電極基板Ｅｄ１～Ｅｄ８を、対応する固定電極基板Ｅｆ１～Ｅｆ８に近づけることができる。このため、検出感度を向上させることができ、力覚センサ１０の高性能化を図ることができる。

【0161】

また、本実施の形態によれば、第１接続構造部３１の第１１接続部３４および第２接続構造部３２の第２１接続部３７は、Ｚ軸方向に延びており、第１接続構造部３１の第１２接続部３５および第２接続構造部３２の第２２接続部３８は、第２方向（Ｘ軸方向またはＹ軸方向）に延びている。このことにより、受力体２０に力またはモーメントが作用した場合、第１接続構造部３１および第２接続構造部３２は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向のいずれにも弾性変形することができる。このため、力覚センサ１０の検出感度を向上させることができる。

【0162】

また、本実施の形態によれば、各々の変位電極基板Ｅｄ１～Ｅｄ８と対応する起歪体３０Ａ～３０Ｄの中心軸線ＣＬとの第２方向の距離Ｌ２は、各々の変位電極基板Ｅｄ１～Ｅｄ８と対応する中心軸線ＣＬとの第３方向の距離Ｌ１よりも大きい。このことにより、第１方向および第２方向に沿う面内で第１接続構造部３１、第２接続構造部３２および第３接続構造部３３が回動する場合、対応する容量素子の静電容量値の変化量を増大させることができる。このため、検出感度を向上させることができ、力覚センサ１０の高性能化を図ることができる。

【0163】

なお、上述した本実施の形態においては、変位電極基板Ｅｄ１～Ｅｄ８が、変位部４１に接続されている例について説明した。しかしながら、本実施の形態は、このことに限られることはない。例えば、各々の起歪体３０Ａ～３０Ｄは、変位部４１を含んでいなくてもよい。この場合、変位電極基板Ｅｄ１～Ｅｄ８は、対応する第２接続構造部３２の第２１接続部３７の固定体２５に対向する面に接続されていてもよい。あるいは、変位電極基板Ｅｄ１～Ｅｄ８は、対応する第２接続構造部３２の第２２接続部３８の固定体２５に対向する面に接続されていてもよい。

【0164】

また、上述した本実施の形態においては、Ｚ軸方向で見たときに、各々の起歪体３０Ａ～３０Ｄの第２接続構造部３２は、対応する第１接続構造部３１よりも受力体２０の中心Ｏに近い位置に配置されている例について説明した。しかしながら、本実施の形態は、このことに限られることはない。例えば、各々の起歪体３０Ａ～３０Ｄの第１接続構造部３１が、対応する第２接続構造部３２よりも受力体２０の中心Ｏに近い位置に配置されていてもよい。この場合においても、Ｚ軸方向で見たときに、受力体２０の中心Ｏから外側に向かう方向に第２方向が沿うように、各々の起歪体３０Ａ～３０Ｄが配置されていることにより、力覚センサ１０の外形寸法を小さくすることができる。

【0165】

また、上述した本実施の形態においては、第１起歪体３０Ａ用の容量素子が、第１容量素子Ｃ１および第２容量素子Ｃ２によって構成されている例について説明した。しかしながら、本実施の形態は、このことに限られることはない。例えば、第１起歪体３０Ａ用の容量素子は、１つの容量素子によって構成されていてもよい。この場合、第１起歪体３０Ａ用の容量素子は、１つの変位電極基板と、１つの固定電極基板と、により構成されていてもよい。第２起歪体３０Ｂ用の容量素子、第３起歪体３０Ｃ用の容量素子および第４起歪体３０Ｄ用の容量素子についても同様である。

【0166】

また、上述した本実施の形態においては、第１接続構造部３１が、第１１接続部３４と、第１２接続部３５と、を含んでいる例について説明した。しかしながら、第１接続構造部３１の構造は、これに限られることはなく、任意である。第２接続構造部３２も同様である。

【0167】

また、上述した本実施の形態においては、図６に示すＸ軸方向距離Ｌ１が、Ｙ軸方向距離Ｌ２よりも大きい例について説明した。しかしながら、Ｘ軸方向距離Ｌ１は、Ｙ軸方向距離Ｌ２と等しくてもよく、またはＹ軸方向距離Ｌ２よりも小さくてもよい。

【0168】

（第２の実施の形態）
次に、図１３～図１５を用いて、本発明の第２の実施の形態による力覚センサについて説明する。

【0169】

図１３～図１５に示す第２の実施の形態においては、第２接続構造部のばね定数は、第１接続構造部のばね定数よりも小さい点が主に異なる。他の構成は、図１～図１２に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図１３～図１５において、図１～図１２に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。図１３は、第２の実施の形態による力覚センサの第１起歪体を示す側面図である。図１４は、図１３の第１起歪体を示す平面図である。図１５は、図１３および図１４に示す第１起歪体を含む力覚センサを、受力体を省略して示す平面図である。

【0170】

図１３および図１４に示すように、本実施の形態においては、第１起歪体３０Ａの第２接続構造部３２のばね定数は、第１接続構造部３１のばね定数よりも小さくなっている。より具体的には、Ｘ軸方向に作用する力、Ｙ軸方向に作用する力およびＺ軸方向に作用する力のそれぞれに対して、第２接続構造部３２のばね定数が、第１接続構造部３１のばね定数よりも小さくなっていてもよい。

【0171】

例えば、第２接続構造部３２の第２１接続部３７の横断面積が、第１接続構造部３１の第１１接続部３４の横断面積よりも小さくてもよい。この場合、第２１接続部３７のばね定数を、第１１接続部３４のばね定数よりも小さくすることができる。第２１接続部３７の横断面積および第１１接続部３４の横断面積は、ＸＹ平面に沿った断面積である。例えば、第２１接続部３７のＹ軸方向寸法を第１１接続部３４のＹ軸方向寸法よりも小さくしてもよく、および／または第２１接続部３７のＸ軸方向寸法を第１１接続部３４のＸ軸方向寸法よりも小さくしてもよい。このようにして、Ｘ軸方向の力、Ｙ軸方向の力およびＺ軸方向の力のそれぞれに対して、第２接続構造部３２のばね定数を、第１接続構造部３１のばね定数よりも小さくすることができる。

【0172】

例えば、第２接続構造部３２の第２２接続部３８の横断面積が、第１接続構造部３１の第１２接続部３５の横断面積よりも小さくてもよい。この場合、第２２接続部３８のばね定数を、第１２接続部３５のばね定数よりも小さくすることができる。第２２接続部３８の横断面積および第１２接続部３５の横断面積は、ＸＺ平面に沿った断面積である。例えば、第２２接続部３８のＺ軸方向寸法を第１２接続部３５のＺ軸方向寸法よりも小さくしてもよく、および／または第２２接続部３８のＸ軸方向寸法を第１２接続部３５のＸ軸方向寸法よりも小さくしてもよい。このようにして、Ｘ軸方向の力、Ｙ軸方向の力およびＺ軸方向の力のそれぞれに対して、第２接続構造部３２のばね定数を、第１接続構造部３１のばね定数よりも小さくすることができる。

【0173】

同様にして、第２起歪体３０Ｂ～第４起歪体３０Ｄの第２接続構造部３２のばね定数も、第１接続構造部３１のばね定数よりも小さくなっていてもよい。

【0174】

図１５に示すように、Ｚ軸方向で見たときに、４つの起歪体３０Ａ～３０Ｄは、受力体２０の中心Ｏから外側に向かう方向に第２方向が沿うように配置されている。各々の起歪体３０Ａ～３０Ｄの第２接続構造部３２のばね定数が、第１接続構造部３１のばね定数よりも小さくなっており、第２接続構造部３２が、第１接続構造部３１よりも受力体２０の中心Ｏに近い位置に配置されている。このことにより、受力体２０にＸ軸周りのモーメントＭｘ、Ｙ軸周りのモーメントＭｙまたはＺ軸周りのモーメントＭｚが作用した場合に、第１接続構造部３１に作用する応力と第２接続構造部３２に作用する応力との差を低減することができる。すなわち、第２接続構造部３２のばね定数が第１接続構造部３１のばね定数よりも小さくなっていない場合、受力体２０に作用したモーメントＭｘ、ＭｙまたはＭｚによって第２接続構造部３２に作用する応力が第１接続構造部３１に作用する応力よりも大きくなり得る。このことにより、第１接続構造部３１に作用する応力と第２接続構造部３２に作用する応力との差が増大し得る。これに対して本実施の形態によれば、第２接続構造部３２のばね定数が第１接続構造部３１のばね定数よりも小さいため、モーメントＭｘ、ＭｙまたはＭｚが受力体２０に作用する場合に、第１接続構造部３１に作用する応力と第２接続構造部３２に作用する応力との差を低減することができる。

【0175】

このように本実施の形態によれば、第２接続構造部３２のばね定数が、第１接続構造部３１のばね定数よりも小さくなっている。このことにより、第１接続構造部３１に作用する応力と第２接続構造部３２に作用する応力との差を低減することができる。このため、第１接続構造部３１に作用する応力と、第２接続構造部３２作用する応力を均等化させることができ、力覚センサ１０の信頼性を向上させることができる。

【0176】

（第３の実施の形態）
次に、図１６を用いて、本発明の第３の実施の形態による力覚センサについて説明する。

【0177】

図１６に示す第３の実施の形態においては、変位電極基板が、Ｚ軸方向で見たときに、第２接続構造部から受力体の中心に向かって突出している点が主に異なる。他の構成は、図１～図１２に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図１６において、図１～図１２に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。図１６は、第３の実施の形態による力覚センサの変位電極を示す平面図である。

【0178】

図１６に示すように、検出素子７０の第１変位電極基板Ｅｄ１および第２変位電極基板Ｅｄ２が、Ｚ軸方向で見たときに、第１起歪体３０Ａの第２接続構造部３２から受力体２０の中心Ｏに向かって突出している。第１変位電極基板Ｅｄ１の変位電極Ｅｄおよび第２変位電極基板Ｅｄ２の変位電極Ｅｄは、第２接続構造部３２からＹ軸方向負側に突出している。第１変位電極基板Ｅｄ１は、第２接続構造部３２からＸ軸方向正側に突出していてもよく、第２変位電極基板Ｅｄ２は、第２接続構造部３２からＸ軸方向負側に突出していてもよい。第１変位電極基板Ｅｄ１の変位電極Ｅｄは、中心Ｏに向かって先細状に形成されていてもよい。このことにより、第１変位電極基板Ｅｄ１が、第８変位電極基板Ｅｄ８と干渉することを防止することができる。同様に、第２変位電極基板Ｅｄ２の変位電極Ｅｄは、中心Ｏに向かって先細状に形成されていてもよい。このことにより、第２変位電極基板Ｅｄ２が、第３変位電極基板Ｅｄ３と干渉することを防止することができる。第１変位電極基板Ｅｄ１の変位電極Ｅｄの先端、および第２変位電極基板Ｅｄ２の変位電極Ｅｄの先端は、中心ＯよりもＹ軸方向正側に配置されている。このようにして、第１変位電極基板Ｅｄ１および第２変位電極基板Ｅｄ２が、他の変位電極基板と干渉することを防止することができる。

【0179】

第１変位電極基板Ｅｄ１および第２変位電極基板Ｅｄ２の共通絶縁体ＩＢｄｃに、変位部４１にボルトを用いて取り付けられていてもよい。変位部４１の固定体２５に対向する面（図４における変位部４１の下面に相当）に、ボルトがねじ込まれるねじ孔４２が形成されていてもよい。第１変位電極基板Ｅｄ１の変位電極Ｅｄおよび第２変位電極基板Ｅｄ２の変位電極Ｅｄはそれぞれ、ねじ孔４２と重ならないように切り欠かれていてもよい。

【0180】

図１６に示すように、検出素子７０の第３変位電極基板Ｅｄ３および第４変位電極基板Ｅｄ４が、Ｚ軸方向で見たときに、第２起歪体３０Ｂの第２接続構造部３２から受力体２０の中心Ｏに向かって突出している。第３変位電極基板Ｅｄ３の変位電極Ｅｄおよび第４変位電極基板Ｅｄ４の変位電極Ｅｄは、第２接続構造部３２からＸ軸方向正側に突出している。第３変位電極基板Ｅｄ３は、第２接続構造部３２からＹ軸方向正側に突出していてもよく、第４変位電極基板Ｅｄ４は、第２接続構造部３２からＹ軸方向負側に突出していてもよい。第３変位電極基板Ｅｄ３の変位電極Ｅｄの先端、および第４変位電極基板Ｅｄ４の変位電極Ｅｄの先端は、中心ＯよりもＸ軸方向負側に配置されている。第３変位電極基板Ｅｄ３および第４変位電極基板Ｅｄ４は、第１変位電極基板Ｅｄ１および第２変位電極基板Ｅｄ２と同様に形成されている。このようにして、第３変位電極基板Ｅｄ３および第４変位電極基板Ｅｄ４が、他の変位電極基板と干渉することを防止することができる。

【0181】

図１６に示すように、検出素子７０の第５変位電極基板Ｅｄ５および第６変位電極基板Ｅｄ６が、Ｚ軸方向で見たときに、第３起歪体３０Ｃの第２接続構造部３２から受力体２０の中心Ｏに向かって突出している。第５変位電極基板Ｅｄ５の変位電極Ｅｄおよび第６変位電極基板Ｅｄ６の変位電極Ｅｄは、第２接続構造部３２からＹ軸方向正側に突出している。第５変位電極基板Ｅｄ５は、第２接続構造部３２からＸ軸方向負側に突出していてもよく、第６変位電極基板Ｅｄ６は、第２接続構造部３２からＸ軸方向正側に突出していてもよい。第５変位電極基板Ｅｄ５の変位電極Ｅｄの先端、および第６変位電極基板Ｅｄ６の変位電極Ｅｄの先端は、中心ＯよりもＹ軸方向負側に配置されている。第５変位電極基板Ｅｄ５および第６変位電極基板Ｅｄ６は、第１変位電極基板Ｅｄ１および第２変位電極基板Ｅｄ２と同様に形成されている。このようにして、第５変位電極基板Ｅｄ５および第６変位電極基板Ｅｄ６が、他の変位電極基板と干渉することを防止することができる。

【0182】

図１６に示すように、検出素子７０の第７変位電極基板Ｅｄ７および第８変位電極基板Ｅｄ８が、Ｚ軸方向で見たときに、第４起歪体３０Ｄの第２接続構造部３２から受力体２０の中心Ｏに向かって突出している。第７変位電極基板Ｅｄ７の変位電極Ｅｄおよび第８変位電極基板Ｅｄ８の変位電極Ｅｄは、第２接続構造部３２からＸ軸方向負側に突出している。第７変位電極基板Ｅｄ７は、第２接続構造部３２からＹ軸方向負側に突出していてもよく、第８変位電極基板Ｅｄ８は、第２接続構造部３２からＹ軸方向正側に突出していてもよい。第７変位電極基板Ｅｄ７の変位電極Ｅｄの先端、および第８変位電極基板Ｅｄ８の変位電極Ｅｄの先端は、中心ＯよりもＹ軸方向負側に配置されている。第７変位電極基板Ｅｄ７および第８変位電極基板Ｅｄ８は、第１変位電極基板Ｅｄ１および第２変位電極基板Ｅｄ２と同様に形成されている。このようにして、第７変位電極基板Ｅｄ７および第８変位電極基板Ｅｄ８が、他の変位電極基板と干渉することを防止することができる。

【0183】

このように本実施の形態によれば、検出素子７０の各々の変位電極基板Ｅｄ１～Ｅｄ８が、Ｚ軸方向で見たときに、対応する第２接続構造部３２から受力体２０の中心Ｏに向かって突出している。このことにより、変位電極基板Ｅｄ１～Ｅｄ８の変位電極Ｅｄの平面面積を増大させることができ、各々の容量素子Ｃ１～Ｃ８の静電容量値を増大させることができる。このため、検出感度を向上させることができ、力覚センサ１０の高性能化を図ることができる。

【0184】

（第４の実施の形態）
次に、図１７を用いて、本発明の第４の実施の形態による力覚センサについて説明する。

【0185】

図１７に示す第４の実施の形態においては、第１接続構造部が、起歪体に作用する力を緩衝する第１緩衝構造部を含んでいるとともに、第２接続構造部が、起歪体に作用する力を緩衝する第２緩衝構造部を含んでいる点が主に異なる。他の構成は、図１３～図１５に示す第２の実施の形態と略同一である。なお、図１７において、図１３～図１５に示す第２の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。図１７は、第４の実施の形態による力覚センサの第１起歪体を示す側面図である。

【0186】

図１７に示すように、本実施の形態による第１起歪体３０Ａの第１接続構造部３１は、第１緩衝構造部４３を含んでいてもよい。第１緩衝構造部４３は、受力体２０に力またはモーメントが作用することにより第１起歪体３０Ａに作用する力を緩衝するように構成されている。第１緩衝構造部４３の一端部は第１１接続部３４に接続され、他端部は第１２接続部３５に接続されている。第１緩衝構造部４３は、Ｘ軸方向で見たときに、概略的に矩形状に形成されていてもよい。

【0187】

図１７に示す第１起歪体３０Ａの第１接続構造部３１と第２接続構造部３２との間に、空間部４４が形成されている。Ｘ軸方向で見たときに、Ｙ軸方向において第２接続構造部３２とは反対側に空間部４４が膨出するように第１緩衝構造部４３が形成されていてもよい。

【0188】

空間部４４は、空間本体部４４ａと、第１膨出部４４ｂと、を含んでいてもよい。空間本体部４４ａは、主として、第１接続構造部３１の第１１接続部３４および第１２接続部３５と、第２接続構造部３２の第２１接続部３７および第２２接続部３８と、受力体２０とによって画定されている空間である。

【0189】

第１膨出部４４ｂは、第１緩衝構造部４３によって空間本体部４４ａから膨出するように形成された空間である。第１膨出部４４ｂは、空間本体部４４ａからＹ軸方向負側に膨出している。空間本体部４４ａと第１膨出部４４ｂは連通しており、第１１接続部３４と第１２接続部３５は分断されている。図１７に示す第１膨出部４４ｂは、Ｚ軸方向において固定体２５に向かって膨出するとともに、Ｙ軸方向において第２接続構造部３２とは反対側に膨出するように第１緩衝構造部４３が形成されていてもよい。第１膨出部４４ｂは、空間本体部４４ａからＺ軸方向負側に膨出するとともにＹ軸方向負側に膨出している。

【0190】

図１７に示す例による第１起歪体３０Ａの第１緩衝構造部４３は、第１１緩衝部４５と、第１２緩衝部４６と、第１３緩衝部４７と、第１４緩衝部４８と、を含んでいてもよい。上述した第１膨出部４４ｂは、主として、第１１緩衝部４５、第１２緩衝部４６、第１３緩衝部４７および第１４緩衝部４８によって画定されている空間である。

【0191】

第１１緩衝部４５は、第１１接続部３４のＺ軸方向負側の端部からＹ軸方向正側に延びていてもよい。第１１緩衝部４５は、Ｙ軸方向に延びていてもよい。第１２緩衝部４６は、第１１緩衝部４５のＹ軸方向負側の端部からＺ軸方向負側に延びていてもよい。第１２緩衝部４６は、Ｚ軸方向に延びていてもよい。第１３緩衝部４７は、第１２緩衝部４６のＺ軸方向負側の端部からＹ軸方向正側に延びていてもよい。第１３緩衝部４７は、Ｙ軸方向に延びていてもよい。第１４緩衝部４８は、第１３緩衝部４７のＹ軸方向正側の端部からＺ軸方向正側に延びていてもよい。第１４緩衝部４８はＺ軸方向に延びていてもよい。第１４緩衝部４８は、第１２接続部３５のＹ軸方向負側の端部に接続されていてもよい。

【0192】

図１７に示すように、本実施の形態による第１起歪体３０Ａの第２接続構造部３２は、第２緩衝構造部４９を含んでいてもよい。第２緩衝構造部４９は、受力体２０に力またはモーメントが作用することにより第１起歪体３０Ａに作用する力を緩衝するように構成されている。第２緩衝構造部４９の一端部は第２１接続部３７に接続され、他端部は第２２接続部３８に接続されている。第２緩衝構造部４９は、Ｘ軸方向で見たときに、矩形状に形成されていてもよい。

【0193】

上述した空間部４４は、Ｘ軸方向で見たときに、Ｙ軸方向において第１接続構造部３１とは反対側に膨出するように第２緩衝構造部４９が形成されていてもよい。

【0194】

本実施の形態による上述した空間部４４は、第２膨出部４４ｃを更に含んでいてもよい。第２膨出部４４ｃは、第２緩衝構造部４９によって空間本体部４４ａから膨出するように形成された空間である。第２膨出部４４ｃは、空間本体部４４ａからＹ軸方向正側に膨出している。空間本体部４４ａと第２膨出部４４ｃは連通しており、第２接続構造部３２の第２１接続部３７と第２２接続部３８は分断されている。

【0195】

図１７に示す例による第１起歪体３０Ａの第２緩衝構造部４９は、第２１緩衝部５０と、第２２緩衝部５１と、第２３緩衝部５２と、を含んでいてもよい。上述した第２膨出部４４ｃは、主として、第２１緩衝部５０、第２２緩衝部５１および第２３緩衝部５２によって画定されている空間である。

【0196】

第２１緩衝部５０は、第２１接続部３７のＺ軸方向負側の端部からＹ軸方向負側に延びていてもよい。第２１緩衝部５０は、Ｙ軸方向に延びていてもよい。第２２緩衝部５１は、第２１緩衝部５０のＹ軸方向負側の端部からＺ軸方向負側に延びていてもよい。第２２緩衝部５１は、Ｚ軸方向に延びていてもよい。第２３緩衝部５２は、第２２緩衝部５１のＺ軸方向負側の端部からＹ軸方向正側に延びていてもよい。第２３緩衝部５２は、Ｙ軸方向に延びていてもよい。第２３緩衝部５２は、第２２接続部３８のＹ軸方向負側の端部に接続されていてもよい。第２３緩衝部５２は、第２２接続部３８とＹ軸方向に沿って一直線上に連続状に形成されていてもよい。第２３緩衝部５２は、上述した第２膨出部４４ｃを画定する部分であり、第２２接続部３８は、上述した空間本体部４４ａを画定する部分である。

【0197】

図１７に示す例においては、変位部４１は、第２緩衝構造部４９に接続されていてもよい。より具体的には、変位部４１は、第２緩衝構造部４９の第２２緩衝部５１に接続されていてもよい。変位部４１は、第２２緩衝部５１の固定体２５に対向する面（図１７における第２２緩衝部５１の下面）に接続されていてもよい。変位部４１の一部は、第２３緩衝部５２の固定体２５に対向する面に接続されていてもよい。

【0198】

本実施の形態による第１起歪体３０Ａの第３接続構造部３３のばね定数は、第１接続構造部３１のばね定数および第２接続構造部３２のばね定数よりも大きくてもよい。Ｘ軸方向に作用する力、Ｙ軸方向に作用する力およびＺ軸方向に作用する力のそれぞれに対して、第３接続構造部３３のばね定数が、第１接続構造部３１のばね定数および第２接続構造部３２のばね定数よりも大きくてもよい。

【0199】

図１３および図１４に示す第１起歪体３０Ａと同様に、本実施の形態による第１起歪体３０Ａの第２接続構造部３２のばね定数は、第１接続構造部３１のばね定数よりも小さくてもよい。第２１接続部３７の横断面積が第１１接続部３４の横断面積よりも小さくてもよい。第２２接続部３８の横断面積が第１２接続部３５の横断面積よりも小さくてもよい。

【0200】

第２緩衝構造部４９のばね定数は、第１緩衝構造部４３のばね定数よりも小さくてもよい。例えば、第２緩衝構造部４９の各緩衝部５０～５２の横断面積が、第１緩衝構造部４３の各緩衝部４５～４８の横断面積よりも小さくてもよい。例えば、第２緩衝構造部４９が、Ｘ軸方向で見たときに、第２緩衝構造部４９のばね定数が第１緩衝構造部４３のばね定数よりも小さくなるような形状を有していてもよい。

【0201】

図１７に示すように、第１起歪体３０Ａは、第１台座５３と、第２台座５４と、を更に含んでいてもよい。第１台座５３は、受力体２０と第１接続構造部３１との間に介在されている。第１接続構造部３１は、第１台座５３を介して受力体２０に接続されている。第２台座５４は、受力体２０と第２接続構造部３２との間に介在されている。第２接続構造部３２は、第２台座５４を介して受力体２０に接続されている。第１台座５３および第２台座５４はそれぞれ、比較的高い剛性を有していてもよい。第１台座５３は、第１接続構造部３１と別体に形成されていてもよく、連続する材料で一体に形成されていてもよい。第２台座５４は、第２接続構造部３２と別体に形成されていてもよく、連続する材料で一体に形成されていてもよい。

【0202】

第２起歪体３０Ｂ～第４起歪体３０Ｄについては、第１起歪体３０Ａと同様の構成を有している。

【0203】

本実施の形態による力覚センサ１０に力またはモーメントが作用した場合、第１接続構造部３１および第２接続構造部３２が弾性変形する。この際、第１緩衝構造部４３が、第１接続構造部３１に作用する力を吸収して緩衝する。このため、第１接続構造部３１に作用する応力を低減することができる。同様に、第２緩衝構造部４９が、第２接続構造部３２に作用する力を吸収して緩衝する。このため、第２接続構造部３２に作用する応力を低減することができる。

【0204】

本実施の形態による力覚センサ１０に力またはモーメントが作用した場合、第３接続構造部３３のばね定数が大きいことにより、第３接続構造部３３は、実質的に弾性変形しない。しかしながら、第１緩衝構造部４３の第１１緩衝部４５および第１３緩衝部４７がＹ軸方向に延びており、第１２緩衝部４６および第１４緩衝部４８がＺ軸方向に延びている。このことにより、Ｘ軸方向の力Ｆｘ、Ｙ軸方向の力ＦｙおよびＺ軸方向の力Ｆｚが受力体２０に作用した場合であっても、第１緩衝構造部４３は弾性変形することができ、変位部４１を変位させることができる。Ｘ軸周りのモーメントＭｘ、Ｙ軸周りのモーメントＭｙおよびＺ軸周りのモーメントＭｚが受力体２０に作用した場合でも同様に変位部４１を変位させることができる。

【0205】

同様に、第２緩衝構造部４９の第２１緩衝部５０および第２３緩衝部５２がＹ軸方向に延びており、第２２緩衝部５１がＺ軸方向に延びている。このことにより、Ｘ軸方向の力Ｆｘ、Ｙ軸方向の力ＦｙおよびＺ軸方向の力Ｆｚが受力体２０に作用した場合であっても、第２緩衝構造部４９は弾性変形することができ、変位部４１を変位させることができる。Ｘ軸周りのモーメントＭｘ、Ｙ軸周りのモーメントＭｙおよびＺ軸周りのモーメントＭｚが受力体２０に作用した場合でも同様に変位部４１を変位させることができる。

【0206】

各軸成分の力またはモーメントが受力体２０に作用した場合の容量素子Ｃ１～Ｃ８の静電容量値の変化は、図１２に示す表と同様である。ここでは詳細な説明は省略する。

【0207】

このように本実施の形態によれば、各々の起歪体３０Ａ～３０Ｄの第１接続構造部３１は、起歪体３０Ａ～３０Ｄに作用する力を緩衝する第１緩衝構造部４３を含んでいる。このことにより、第１接続構造部３１に作用する応力を低減することができる。このため、力覚センサ１０の信頼性を向上させることができる。また、力覚センサ１０の高さ寸法（Ｚ軸方向寸法）を小さくすることができ、力覚センサ１０を低背化することができる。

【0208】

また、本実施の形態によれば、Ｘ軸方向で見たときに、Ｙ軸方向において第１起歪体３０Ａの第２接続構造部３２とは反対側に空間部４４が膨出するように第１緩衝構造部４３が形成されている。第２起歪体３０Ｂ～第４起歪体３０Ｄについても同様に第１緩衝構造部４３が形成されている。このことにより、各々の起歪体３０Ａ～３０Ｄについて第１緩衝構造部４３による力の緩衝効果を高めることができる。このため、力覚センサ１０の信頼性と感度をより一層向上させることができる。例えば、図１７に示すように第１緩衝構造部４３がＹ軸方向に比較的長く延びている場合、力覚センサ１０の高さ寸法を低減しながら、力およびモーメントに対して変位部４１を変位し易くすることができる。このため、力覚センサ１０の低背化を図るとともに、力覚センサ１０の感度向上を図ることができる。

【0209】

また、本実施の形態によれば、Ｘ軸方向で見たときに、Ｚ軸方向において固定体２５に向かって膨出するとともにＹ軸方向において第１起歪体３０Ａの第２接続構造部３２とは反対側に膨出するように第１緩衝構造部４３が形成されている。第２起歪体３０Ｂ～第４起歪体３０Ｄについても同様に第１緩衝構造部４３が形成されている。このことにより、各々の起歪体３０Ａ～３０Ｄについて第１緩衝構造部４３による力の緩衝効果を高めることができる。このため、力覚センサ１０の信頼性と感度をより一層向上させることができる。

【0210】

また、本実施の形態によれば、各々の起歪体３０Ａ～３０Ｄの第２接続構造部３２は、起歪体３０Ａ～３０Ｄに作用する力を緩衝する第２緩衝構造部４９を含んでいる。このことにより、第２接続構造部３２に作用する応力を低減することができる。このため、力覚センサ１０の信頼性と感度を向上させることができる。また、力覚センサ１０の高さ寸法を小さくすることができ、力覚センサ１０を低背化することができる。

【0211】

また、本実施の形態によれば、Ｘ軸方向で見たときに、Ｙ軸方向において第１接続構造部３１とは反対側に空間部４４が膨出するように第２緩衝構造部４９が形成されている。第２起歪体３０Ｂ～第４起歪体３０Ｄについても同様に第２緩衝構造部４９が形成されている。このことにより、各々の起歪体３０Ａ～３０Ｄについて第２緩衝構造部４９による力の緩衝効果を高めることができる。このため、力覚センサ１０の信頼性と感度をより一層向上させることができる。例えば、図１７に示すように第２緩衝構造部４９がＹ軸方向に比較的長く延びている場合、力覚センサ１０の高さ寸法を低減しながら、力およびモーメントに対して変位部４１を変位し易くすることができる。このため、力覚センサ１０の低背化を図るとともに、力覚センサ１０の感度向上を図ることができる。

【0212】

また、本実施の形態によれば、各々の起歪体３０Ａ～３０Ｄの第３接続構造部３３のばね定数は、第１接続構造部３１のばね定数および第２接続構造部３２のばね定数よりも大きい。このことにより、第３接続構造部３３に作用する応力を増大させることができる。この場合、第１接続構造部３１に作用する応力および第２接続構造部３２に作用する応力をそれぞれ低減することができる。このため、力覚センサ１０の信頼性と感度を向上させることができる。更に、力覚センサ１０の高さ寸法を低減することができ、力覚センサ１０を低背化することができる。

【0213】

なお、上述した本実施の形態においては、第１緩衝構造部４３は、Ｘ軸方向で見たときに、Ｙ軸方向において第２接続構造部３２とは反対側に空間部４４が膨出するように形成されている例について説明した。しかしながら、第１緩衝構造部４３は、対応する起歪体３０Ａ～３０Ｄに作用する力を緩衝することができれば、任意の形状で形成されていてもよい。第２緩衝構造部４９についても同様である。

【0214】

本発明は上記実施の形態および変形例そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施の形態および変形例に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。実施の形態および変形例に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施の形態および変形例にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

【符号の説明】

【0215】

１０ 力覚センサ
２０ 受力体
２５ 固定体
３１ 第１接続構造部
３２ 第２接続構造部
３３ 第３接続構造部
３４ 第１１接続部
３５ 第１２接続部
３６ 第１接続端部
３７ 第２１接続部
３８ 第２２接続部
３９ 第２接続端部
４０ 第３接続端部
４１ 変位部
４３ 第１緩衝構造部
４４ 空間部
４９ 第２緩衝構造部
ＣＬ 中心軸線

【要約】

【課題】小型化を図ることができる力覚センサを提供する。
【解決手段】本発明による起歪体は、第１センサ体に接続された第１接続構造部と、第１センサ体に接続された第２接続構造部と、第１接続構造部および第２接続構造部を第２センサ体に接続する第３接続構造部と、を含んでいる。検出素子は、第２センサ体に設けられた固定電極基板と、第２接続構造部と共に変位する変位電極基板と、を含んでいる。第１方向で見たときに、各々の起歪体は、第１センサ体の中心に対する周方向において異なる位置に配置されている。第１センサ体の中心から外側に向かう方向に第２方向が沿うように起歪体が配置されている。
【選択図】図３

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10A】

【図10B】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】