JPH04204025A - 触覚センサの受圧部接合方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野Ｊ 本発明は、触覚センサの受圧部接合方法に関し、詳しく
は、複数のセンサセルを共通の弾性床上にマトリックス
状に配列させ、個々のセンサセルに受圧部を介して加え
られた力の検出が可能な、ロボットハンド等に装着して
使用される触覚センサの受圧部接合方法に関する。

〔従来の技術〕

従来のロボットでは、シーケンス制御あるいは開ループ
制御によって駆動されることが多（、特定の限られた環
境において作業が行なわれるため、その作業内容やロボ
ットとしての能力に限界があった。

例えば、ビックアンドプレースロボットの場合は、流れ
作業において部品の装着を行うもので、特定の部品の把
持なと一連の特定動作に限られており、異種の部品を選
択して把持するような機能は有していない。しかし、最
近では、ロボットの知能化が進むと共に人間の感覚に相
当する視覚センサや触覚センサが開発され、様々な環境
に対応して動作可能なロボットが実用化されつつある。

かかる知能的ロボット用のセンサとして分布型触覚セン
サが知られているが、このようなセンサは、ロボットハ
ンド等に装着され、ロボットハンドが物体を把持した場
合にセンサから得られる信号を検出し、フィードバック
制御によって物体の把持力を制御したり、硬さを認識す
るのに使用される。

第６図は、従来の触覚センサの一例を示す。本例は、互
いに直角方向に交わる細い導電性ゴム条ＡおよびＢの列
を互いに交差させて組合せ、ゴム条配列面に対して垂直
方向に加えられた力に対し、そのゴム条接触部分の面積
が増加し、抵抗が変化するものを検圧して加えられた力
の大きさを知るようにしたものである。

ところが、このような触覚センサでは、加えられた力に
比例した出力が得られず８カが非線形となり、また、力
の分布を高密度に検出するには適していない欠点を有し
ていた。

そこで、かかる欠点を解決すべく、第７〜９図に示すよ
うな触覚センサが開発されている。第７図および８図に
おいて、１は検出素子のセンサセル、２はセンサセル１
上に接合された受圧部、３は同じくセンサセル１上に配
設されたバンブ電極、４Ａ〜４Ｄはセンサセル１上の受
圧部２の周囲部に配設され、受圧部２上から加えられた
荷重によりセンサセル１に発生する歪みを検出するため
の半導体ストレンゲージ、５はセンサセル１を保持し弾
性体として作用する弾性床である。

ここで、半導体ストレンゲージ４Ａ〜４Ｄは第９図に示
すようなホイートストンブリッジ回路に組込まれており
、半導体ストレンゲージ４八〜４Ｄにおける抵抗変化を
対角位置の端子から取り出すことにより、センサ１に加
えられた力を歪みの値として検出するもので、ブリッジ
回路への電源供給および半導体ストレンゲージ４Ａ〜４
Ｄからの出力信号をバンブ電極３、不図示のフレキシブ
ル配線基板を介して外部に取り出すことができる。

しかして、上述した形態の分布型触覚センサで−は、荷
重を受けるための受圧部２をセンサセル１上に接合する
必要があるが、従来は、第１０図に示すように、加熱さ
れたヒーターテーブル６上にセンサセル１を載置し、ビ
ンセット７で受圧部２を保持して、その接合面２Ａにフ
ラックス８を塗布した上、フラックス８を介してはんだ
のベレット９を付着させ、これを各センサセル１ごとに
その接合部に形成された銅蒸着膜ＩＡ上にいちいち載置
して、ベレット９を溶融させ、接合を行っていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このようにして接合すると、第１１図に
示すように、センサセル１と受圧部２の接合面２Ａとの
間で溶融されたベレット９の接合金属９Ａ内に気泡１０
が発生し、受圧部２の位置精度やセンサセル１に対する
直角度などが不揃いとなるばかりでなく、気泡ｌＯのた
めに接合面積が少なくなり、接合強度にバラツキが生じ
て、センサとしての信頼性を損う。また、ロボットハン
ドの動作中に受圧部２がセンサセル１から外れ、触覚情
報が得られな（なり、ロボットの滑らかな動作に支障を
きたすという問題があった。

本発明の目的は、上述した従来の問題点に着目し、その
解決を図るべく、均一な受圧部の接合状態と共に高い接
合強度が得られ、ロボットの安定した動作が保証される
信頼性の高い触覚センサの受圧部接合方法を提供するこ
とにある。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために、本発明は、上面に突設さ
れた受圧部を有するセンサセルをマトリックス状に配設
し、前記センサセルに前記受圧部な介して伝達された力
の検出が可能な触覚センサの前記センサセルに前記受圧
部を接合するにあたり、前言己センサセルの前言己受圧
部形成位置に、凹部な有する溶着可能な接合金属を配設
し、該接合金属の凹部上にフラックスを介して金属製の
受圧部を載置した上、前記センサセルを真空容器中のヒ
ーターテーブル上に水平に載置して真空状態で加熱し前
記接合金属を溶融させて前記受圧部を前記センサセルに
固着することを特徴とする。

［作　用］ 本発明によれば、センサセルに設けた接合金属の凹部に
フラックスを介して金属製受圧部を載置し、真空容器中
で真空加熱して接合するので接合部の気泡が排除される
ことにより平坦で安定した接合面が形成され、接合強度
が高（、また、そのバラツキが少な（、安定したロボッ
トの動作を可能とする信頼性の高い触覚センサが得られ
る。

〔実施例〕

以下に、図面に基づいて、本発明の実施例を詳細かつ具
体的に説明する。

第１図は、本発明の実施例にかかる触覚センサ受圧部の
接合部分を示す。センサセルエの上面には、半導体プロ
セスによって形成された不図示の半導体ストレンゲージ
や配線パターン、および銅蒸着膜ＩＡと共に、凹部１１
Ａが形成された接合金属１１のペレット、バンブ電極３
などが予め配設されている。なお、このようなセンサセ
ル１は１枚のウェハ上に複数個が同時に形成されるもの
で、その各センサセルｌの接合金属１１の凹部１１Ａに
、第２図のようにしてまず、フラックス８を塗布する。

次に、第３図に示すようにして、受圧部２を各センサセ
ル１ごとにフラックス８の上から載置する。なおここで
は受圧部２の形状を円柱形としたが、受圧部２の形状は
球形あるいは角柱形などであってもよく、かかる場合、
凹部１１Ａの方をそれに対応した形状とすればよい。

このようにして受圧部２がウェハ上の各センサセル１上
に載置されたならば、次に第４図に示すようにこのウェ
ハ１２を真空容器１３内のヒーターテーブル６上に載置
する。

第４図において、６Ａはヒーターテーブル６に組込まれ
たヒーター、１４は断熱板１５を介してヒーターテーブ
ル６を台床１６に支持するテーブル脚、１７はヒーター
テーブル温度を検出する熱電対、１８は熱電対１７から
の検出温度に基づいてヒーター６Ａを制御する温度コン
トローラ、１９はヒーター電源である。更にまた、真空
容器１３には真空にするためにバルブ２０を介して真空
ポンプ２１が設けられると共に、この図に示すように排
気弁２２、真空計２３等が取付けられている。

そこで、このような真空容器１３のヒーターテーブル６
上にウェハ１２を載置した上、バルブ２０および排気弁
２２を閉じ、真空ポンプ２１を起動してバルブ２０を徐
々に開けていく。そして、真空計２３を見ながら真空圧
が水銀柱６６０−’″′″Ｈｇ′″８ｇ以上ならば、ヒ
ーター電源１９のスイッチを入れ、ヒーターテーブル６
を加熱し、その温度な熱電対１７で検出して温度コント
ローラ１８により加熱温度を制御する。なお、このよう
な加熱温度の制御により、接合金属１１が溶融温度に達
すると、真空中であるため融解中の金属から発生するガ
スが接合部−から真空容器外に排圧される。かくして、
約数土砂で受圧部２を傾けることなくセンサセル１の銅
蒸着部ＬＡ上に垂直、かつ安定した状態に保つことがで
きる。

ポンプ２１を停止して排気弁２２を開く。こうして、真
空容器１３から取圧されたウェハ１２上には複数の受圧
部２が整然として装着された状態にあり、あとは、不図
示のグイシングソウなどで受圧部２を中心として所定の
形に切り８されることによって第５図に示すようなセン
サセル１のユニットが得られる。

〔発明の効果］ 以上説明してきたように、本発明によれば、センサセル
の受圧部形成位置に凹部を有する溶着可能な接合金属を
配設し、その凹部上にフラックスを介して金属製の受圧
部を載置したセンサセルを真空容器中のヒーターテーブ
ル上に水平に載置して真空状態で加熱し、接合金属を溶
融させて前記受圧部をセンサセルに固着させるので、凹
部によって受圧部が正確に位置決めされた上、溶融した
接合金属中のガスが真空中で排除されて、受圧部が傾い
たりすることなく、センサセルへの安定した接合状態が
得られ、剪断力に対してバラツキが少なく、かつ十分な
接合強度を保つことができ第１図は、本発明にかかるセ
ンサセルの受圧部装着前の状態を示す斜視図、 第２図は第１図に示すセンサセルの接合金属上にフラッ
クスを添付した状態を示す断面図、第３図は第１図に示
すセンサセルの接合金属上にフラックスを介して受圧部
を載置した状態を示す断面図、 第４図は本発明による受圧部接合用真空加熱容器の説明
図、 第５図は本発明による受圧部取付状態を示す断面図、 第６図は従来の圧覚センサの一例を示す斜視図、 第７図および第８図は本発明の適用が可能なセンサセル
のそれぞれ平面図および斜視図、第９図は第８図のセン
サセル上に構成される歪ゲージ間の回路の構成図、 第１０図は従来例を示す斜視図、 第１１図は従来例による不良接合状態の説明図である。

１・・・センサセル１ 、　　ＩＡ・・・銅蒸着膜、 ２・・・受圧部、 ６・・・ヒーターテーブル、 ６Ａ・・・ヒーター、 ８・・・フラックス、 １１・・・接合金属（ペレット）、 １１Ａ・・・凹部、 １２・・・ウェハ、 １３・・・真空容器、 １８・・・温度コントローラ、 ２１・・・真空ポンプ。

特許出願人　　工業技術院長　杉　浦　　賢本４さ朗１
；炉炉ろ乞ン代ルα欠り邦表羞削の１入組を元１粁視国
第１図 ＄１１！］ｌ＝示１七ンす乞ルの捧合鉛鳥上にフラリク
ス！黍何しｒ−状態表示１が１幻園第２図 第４図 氷上θ月による大り告Ｐ取イ寸仄聾を禾１断面図第５図 ４疋粂の圧ｊ（乞ンすの一イ列を禾Ｔ４Ｉ＋老先囚第６
図 本発明の通用が可詑な七νすでＬの平■国第７図 第８図 第９図 １足来’＋１５１ホ１新半り園 第１０図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）上面に突設された受圧部を有するセンサセルをマト
   リックス状に配設し、前記センサセルに前記受圧部を介
   して伝達された力の検出が可能な触覚センサの前記セン
   サセルに前記受圧部を接合するにあたり、 前記センサセルの前記受圧部形成位置に、凹部を有する
   溶着可能な接合金属を配設し、 該接合金属の凹部上にフラックスを介して金属製の受圧
   部を載置した上、前記センサセルを真空容器中のヒータ
   ーテーブル上に水平に載置して真空状態で加熱し、 前記接合金属を溶融させて前記受圧部を前記センサセル
   に固着することを特徴とする触覚センサの受圧部接合方
   法。