CN110709682A - 应变仪和多轴力传感器 - Google Patents

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Abstract

在多轴力传感器用的应变仪中抑制由周围温度变化导致的测量误差。基材(121)具有安装于应变部件的承受载荷而产生应变的应变区域的感应区域(121s)和配置于应变区域的外侧的非感应区域(121n1、121n2)，检测作用于应变部件的第1方向的载荷的第1惠斯通电桥电路(BC11)由第1方向应变感应元件(X11、X12)和第1方向固定电阻元件(RX11、RX12)构成，检测作用于应变部件的与第1方向正交的第2方向的载荷的第2惠斯通电桥电路(BC12)由第2方向应变感应元件(Y11、Y12)和第2方向固定电阻元件(RY11、RY12)构成，第1方向应变感应元件和第2方向应变感应元件形成于感应区域，第1方向固定电阻元件或第2方向固定电阻元件在非感应区域由与应变感应元件相同的材料形成。

Description

应变仪和多轴力传感器
技术领域
本发明涉及应变仪和具备该应变仪的多轴力传感器。
背景技术
具备应变仪的多轴力传感器在机器人、游戏设备、各种测量设备、其他的设备中被广泛使用。在专利文献1、2中公开有包括应变仪在内的多轴力传感器的一个例子。
专利文献1：日本特开第2010-164495号公报
专利文献2：日本专利第5008188号公报
在具备应变仪的多轴力传感器中，认识到由周围温度的变化导致的测量误差的存在，期望抑制该测量误差。
发明内容
因此本发明的目的在于提供一种抑制由周围温度的变化导致的测量误差的产生的应变仪、和具备该应变仪的多轴力传感器。
根据本发明的第1形态，提供一种应变仪，安装于承受载荷而产生应变的应变部件，并用于进行作用于上述应变部件的第1方向的载荷的基于第1惠斯通电桥电路的检测、和作用于上述应变部件的与第1方向正交的第2方向的载荷的基于第2惠斯通电桥电路的检测，上述应变仪具备基材、和形成于上述基材上的电路图案，上述基材具有安装于上述应变部件的承受载荷而产生应变的应变区域的感应区域、和配置于上述应变区域的外侧的非感应区域，上述电路图案包括构成第1惠斯通电桥电路的两个第1方向应变感应元件、构成第2惠斯通电桥电路的两个第2方向应变感应元件、以及构成第1惠斯通电桥电路的第1方向固定电阻元件与构成第2惠斯通电桥电路的第2方向固定电阻元件的至少一方，上述两个第1方向应变感应元件、上述两个第2方向应变感应元件、以及上述第1方向固定电阻元件与第2方向固定电阻元件的至少一方由相同材料形成，上述两个第1方向应变感应元件和上述两个第2方向应变感应元件形成于上述感应区域，上述第1方向固定电阻元件与第2方向固定电阻元件的至少一方形成于上述非感应区域。
根据本发明的第2形态，提供一种应变仪，安装于承受载荷而产生应变的应变部件，并用于进行作用于上述应变部件的第1方向的载荷的基于第1惠斯通电桥电路的检测、和作用于上述应变部件的与第1方向正交的第2方向的载荷的基于第2惠斯通电桥电路检测，上述应变仪具备挠性的基材、和形成于上述基材上的电路图案，上述基材具有安装于上述应变部件的承受载荷而产生应变的应变区域的感应区域、配置于上述应变区域的外侧的非感应区域、以及将上述感应区域与上述非感应区域连结的连结区域，上述连结区域的与将上述感应区域与上述非感应区域连结的方向正交的正交方向的尺寸小于上述感应区域及上述非感应区域的正交方向的尺寸，上述电路图案包括构成第1惠斯通电桥电路的两个第1方向应变感应元件、构成第2惠斯通电桥电路的两个第2方向应变感应元件、以及构成第1惠斯通电桥电路的第1方向固定电阻元件与构成第2惠斯通电桥电路的第2方向固定电阻元件的至少一方，上述两个第1方向应变感应元件、上述两个第2方向应变感应元件、以及上述第1方向固定电阻元件与第2方向固定电阻元件的至少一方由相同材料形成，上述两个第1方向应变感应元件和上述两个第2方向应变感应元件形成于上述感应区域，上述第1方向固定电阻元件与第2方向固定电阻元件的至少一方形成于上述非感应区域。
也可以构成为：在第1和第2形态的应变仪的基础上，上述电路图案包括构成第1惠斯通电桥电路的两个第1方向固定电阻元件、和构成第2惠斯通电桥电路的两个第2方向固定电阻元件，上述两个第1方向应变感应元件、上述两个第2方向应变感应元件、上述两个第1方向固定电阻元件、以及上述两个第2方向固定电阻元件由相同材料形成，上述两个第1方向固定电阻元件、和上述两个第2方向固定电阻元件形成于上述非感应区域。
也可以构成为：在第1和第2形态的应变仪的基础上，上述电路图案还包括至少一个端子，上述至少一个端子形成于上述非感应区域。
也可以构成为：对于第1和第2形态的应变仪而言，在上述非感应区域，上述至少一个端子设置于上述第1方向固定电阻元件与第2方向固定电阻元件的至少一方的与上述感应区域相反的一侧。
也可以构成为：在第1和第2形态的应变仪的基础上，上述非感应区域在上述感应区域的两侧设置有一对。
也可以构成为：在第1和第2形态的应变仪的基础上，上述电路图案还包括两个第3方向应变感应元件或者两个第3方向固定电阻元件，上述两个第3方向应变感应元件或者两个第3方向固定电阻元件将第1惠斯通电桥电路与第2惠斯通电桥电路连接从而构成第3惠斯通电桥电路。
也可以构成为：在第1形态的应变仪的基础上，上述基材具有挠性，上述基材还具有将上述感应区域与上述非感应区域连结的连结区域，上述连结区域的与将上述感应区域与上述非感应区域连结的方向正交的正交方向的尺寸小于上述感应区域及上述非感应区域的正交方向的尺寸。
也可以构成为：第1形态的应变仪还用于进行作用于上述应变部件的与第1和第2方向正交的第3方向的载荷的基于第3惠斯通电桥电路的检测。另外，在第1形态的应变仪的基础上，上述基材具有挠性，上述基材的上述非感应区域是一对区域，上述基材还具有将上述感应区域与上述非感应区域连结的连结区域，上述连结区域的与将上述感应区域与上述非感应区域连结的方向正交的正交方向的尺寸小于上述感应区域及上述非感应区域的正交方向的尺寸，上述电路图案包括形成于上述感应区域并且构成第3惠斯通电桥电路的两个第3方向应变感应元件、形成于上述非感应区域并且构成第1惠斯通电桥电路的两个第1方向固定电阻元件、以及形成于上述非感应区域并且构成第2惠斯通电桥电路的两个第2方向固定电阻元件，上述两个第1方向应变感应元件、上述两个第2方向应变感应元件、上述两个第3方向应变感应元件、上述两个第1方向固定电阻元件、以及上述两个第2方向固定电阻元件由相同材料形成，上述两个第3方向应变感应元件将第1惠斯通电桥电路与第2惠斯通电桥电路连接从而构成第3惠斯通电桥电路。
根据本发明的第3形态，提供一种多轴力传感器，上述多轴力传感器具备应变板、与上述应变板连接的载荷作用部、以及安装于上述应变板的第1或者第2形态的应变仪。
也可以构成为：在第3形态的多轴力传感器的基础上，上述应变仪的基材的非感应区域粘贴于上述应变板的侧面。
根据本发明的第4形态，提供一种应变仪，安装于承受载荷而产生应变的应变部件，并用于进行作用于上述应变部件的第1方向的载荷的基于第1惠斯通电桥电路的检测、作用于上述应变部件的与第1方向正交的第2方向的载荷的基于第2惠斯通电桥电路的检测、以及作用于上述应变部件的与第1和第2方向正交的第3方向的载荷的基于第3惠斯通电桥电路的检测，上述应变仪具备挠性的基材、和形成于上述基材上的电路图案，上述基材具有安装于上述应变部件的承受载荷而产生应变的应变区域的感应区域、配置于上述应变区域的外侧的一对非感应区域、以及将上述感应区域与上述非感应区域连结的连结区域，上述连结区域的与将上述感应区域与上述非感应区域连结的方向正交的正交方向的尺寸小于上述感应区域及上述非感应区域的上述正交方向的尺寸，上述电路图案包括构成上述第1惠斯通电桥电路的两个第1方向应变感应元件、构成上述第2惠斯通电桥电路的两个第2方向应变感应元件、构成上述第3惠斯通电桥电路的两个第3方向应变感应元件、构成上述第1惠斯通电桥电路的两个第1方向固定电阻元件、以及构成上述第2惠斯通电桥电路的两个第2方向固定电阻元件，上述第1方向应变感应元件、上述第2方向应变感应元件、上述第3方向应变感应元件、上述第1方向固定电阻元件以及上述第2方向固定电阻元件由相同材料形成，上述第1方向应变感应元件、上述第2方向应变感应元件以及上述第3方向应变感应元件形成于上述感应区域，上述第1方向固定电阻元件和上述第2方向固定电阻元件形成于上述非感应区域，上述第3方向应变感应元件将上述第1惠斯通电桥电路与上述第2惠斯通电桥电路连接从而构成上述第3惠斯通电桥电路。
根据本发明的第5形态，提供一种三轴力传感器，上述三轴力传感器具备第4形态的应变仪、板状的上述应变部件、以及与上述应变部件连接的载荷作用部。
也可以构成为：第5形态的三轴力传感器还具备周壁，上述周壁从上述应变部件的与连接上述载荷作用部的面相反的一侧的面的周缘部向上述第3方向直立，上述非感应区域粘贴于上述周壁的内周面。
在本发明的应变仪和具备该应变仪的多轴力传感器中，抑制由周围温度的变化导致的测量误差的产生。
附图说明
图1表示本发明的第1实施方式所涉及的应变仪的配线图案。
图2是与图1的应变仪的配线图案对应的电路图。
图3的(a)、图3的(b)是表示本发明的各实施方式所涉及的三轴力传感器中的测量的情形的说明图。
图4表示本发明的第1实施方式所涉及的应变仪的配线图案的变形例。
图5是本发明的第2实施方式的三轴力传感器的立体图。
图6是以包括轴A2在内的YZ面将图5所示的三轴力传感器切断后的剖视图。
图7表示本发明的第2实施方式所涉及的应变仪的配线图案。
图8是与图7的应变仪的配线图案对应的电路图。
图9表示本发明的第2实施方式所涉及的应变仪的配线图案的另一个例子。
图10是应用了本发明的第3实施方式所涉及的三轴力传感器的电子笔的剖视图。
图11是本发明的第3实施方式所涉及的三轴力传感器的立体图。
图12是以包括轴A3在内的yz面将图11所示的三轴力传感器切断后的剖视图。
图13是表示本发明的第3实施方式所涉及的应变仪的配线图案的图。
图14是与图13所示的应变仪的配线图案对应的电路图。
具体实施方式
＜第1实施方式＞
以应变仪120和应用该应变仪120的三轴力传感器1000为例，参照图1～图4对本发明的应变仪和多轴力传感器的第1实施方式进行说明。
在图1中表示将应变仪120安装于三轴力传感器1000的应变板111(参照图3的(a)、图3的(b))之前的状态。如图1所示，应变仪120包括矩形的基材121、和印刷于基材121的表面上的电路图案CP1。基材121具有感应区域121s、和夹着该感应区域121s的非感应区域121n1、121n2，电路图案CP1包括6个应变感应元件X11、X12、Y11、Y12、Z11、Z12、4个固定电阻元件RX11、RX12、RY11、RY12、8个端子T11～T18、以及连接这些的配线W1。此外，在第1实施方式的说明中，在应变仪120和包括该应变仪120的三轴力传感器1000中，将非感应区域121n1、121n2夹着感应区域121s的方向作为y向(第2方向)，将在基材121的表面上与y向正交的方向作为x向(第1方向)。另外，将与x向和y向正交的轴的方向作为z向(第3方向)。
这里，在图3的(a)和图3的(b)所示的三轴力传感器1000中，应变板111是承受经由载荷作用部112施予给三轴力传感器1000的来自外部的载荷而产生应变的圆板状。应变板111中的应变在应变板111的表面和背面(与z向正交的上下面)产生，在应变板111的侧面(与z向平行的周面)不产生应变或小到可以忽略。在本说明书中，将像本实施方式中的应变板111的表面和背面那样在应变板111中承受外部载荷而产生应变的区域称为“应变区域”。应变板111的直径和厚度是任意的。
载荷作用部112从应变板111的表面的中央沿应变板111的旋转轴A1的方向(Z向)直立。载荷作用部112是承受来自外部的载荷而移动，从而使应变板111产生应变的部分，例如为剖面形状呈正方形的棱柱。载荷作用部112以棱柱的中心轴与应变板111的旋转轴A1一致的方式即与应变板111同轴状地设置于应变板111的表面。应变板111和载荷作用部112例如由合成树脂材料一体成型。
返回至图1，基材121是具有挠性的例如树脂薄膜，具有中央的圆形状的感应区域121s、和夹着感应区域121s的一对非感应区域121n1、121n2。作为树脂薄膜，能够使用聚酯、聚酰亚胺等。另外，虽然也能够分别由不同材料形成感应区域121s、和非感应区域121n1、121n2，但优选由相同的材料形成这些区域而使整个区域的温度特性(电阻温度系数等)相等。另外，在该情况下，优选从一体形成的材料(例如聚酯、聚酰亚胺等的片体)内的附近的部位一体切出感应区域121s、非感应区域121n1、121n2来形成基材121。由此能够使各区域的温度特性更均匀。
感应区域121s是粘贴于应变板111的背面的区域，因此具有与应变板111的背面相同或者比其小的直径。在感应区域121s的一面上，在x向上夹着中心c而形成有应变感应元件(第1方向应变感应元件)X11、X12，在y向上夹着中心c而形成有应变感应元件(第2方向应变感应元件)Y11、Y12，沿着外周形成有应变感应元件(第3方向应变感应元件)Z11、Z12。
应变感应元件X11、X12分别将y向作为栅格的宽度方向相互平行地形成。应变感应元件X11和应变感应元件X12分别形成于距中心c等距离的位置，应变感应元件X11与应变感应元件X12之间的x向的距离大于载荷作用部112的x向的宽度。
应变感应元件Y11、Y12分别将x向作为栅格的宽度方向相互平行地形成。应变感应元件Y11和应变感应元件Y12分别形成于距中心c等距离的位置，应变感应元件Y11与应变感应元件Y12之间的y向的距离大于载荷作用部112的y向的宽度。
应变感应元件Z11、Z12分别为圆弧状，将感应区域121s的周向作为栅格的宽度方向在x向上对置形成。应变感应元件Z11、Z12配置于应变感应元件X11、X12、Y11、Y12的与中心c相反的一侧(外侧)。
一对非感应区域121n1、121n2是在y向上夹着感应区域121s的形状。
在非感应区域121n1的表面上的距感应区域121s较远的部分，在x向上排列形成有分别在x向上延伸的固定电阻元件(第1方向固定电阻元件)RX11、RX12，在离感应区域121s较近的部分形成有在x向上排列的4个端子T11、T12、T13、T14。即，在非感应区域121n1，固定电阻元件RX11、RX12配置于端子T11～T14的与感应区域121s相反的一侧。
同样，在非感应区域121n2的表面上的距感应区域121s较远的部分，在x向上排列形成有分别在x向上延伸的固定电阻元件(第2方向固定电阻元件)RY11、RY12，在离感应区域121s较近的部分形成有在x向上排列的4个端子T15、T16、T17、T18。即，在非感应区域121n2，固定电阻元件RY11、RY12配置于端子T15～T18的与感应区域121s相反的一侧。
如图1和图2所示，配线W1将应变感应元件X11、X12、固定电阻元件RX11、RX12连接从而构成第1桥电路(第1惠斯通电桥电路)BC11。另外，在应变感应元件X11与固定电阻元件RX11之间端子连接有T11，在应变感应元件X11、X12之间连接有端子T12，在固定电阻元件RX11、RX12之间连接有端子T13，在应变感应元件X12与固定电阻元件RX12之间连接有端子T14。
同样，配线W1将应变感应元件Y11、Y12、固定电阻元件RY11、RY12连接从而构成第2桥电路(第2惠斯通电桥电路)BC12。在应变感应元件Y11与固定电阻元件RY11之间连接有端子T18，在应变感应元件Y11、Y12之间连接有端子T16，在固定电阻元件RY11、RY12之间连接有端子T17，在应变感应元件Y12与固定电阻元件RY12之间连接有端子T15。
应变感应元件Z11的一端在应变感应元件X11与固定电阻元件RX11之间与第1桥电路BC11连接，另一端在应变感应元件Y11与固定电阻元件RY11之间与第2桥电路BC12连接。同样，应变感应元件Z12的一端在应变感应元件X12与固定电阻元件RX12之间与第1桥电路BC11连接，另一端在应变感应元件Y12与固定电阻元件RY12之间与第2桥电路BC12连接。由此，构成在一对对边部分别具有第1桥电路BC11和第2桥电路BC12，在另一对对边部分别具有应变感应元件Z11、Z12的第3桥电路(第3惠斯通电桥电路)BC13。
电路图案CP1所包括的应变感应元件X11、X12、Y11、Y12、Z11、Z12、固定电阻元件RX11、RX12、RY11、RY12、配线W1由相互相同的材料形成，更优选由一个材料内的附近的部位形成。作为一个例子，该材料是铜、铜/镍等铜合金等。电路图案CP1向基材121上的印刷能够通过光刻、打印、蒸镀、溅射等进行。
应变仪120以基材121的与形成有电路图案CP1的面相反的一侧的面与应变板111接触的方式粘贴于应变板111。
具体而言，基材121的感应区域121s以中心c与应变板111的旋转轴A1一致的方式粘贴于应变板111的背面。此外，如上所述，应变感应元件X11、X12之间的x向的距离大于载荷作用部112的x向的尺寸，应变感应元件Y11、Y12之间的y向的距离大于载荷作用部112的y向的尺寸。因此，在将基材121的感应区域121s粘贴于应变板111的状态下，应变感应元件X11、X12和应变感应元件Y11、Y12分别在x向和y向上配置于载荷作用部112的外侧的较大地产生应变的区域。此外，在图1和图4中，用点线表示在应变板111粘贴了基材121的状态下的载荷作用部112的轮廓，并示出了载荷作用部112与应变感应元件X11、X12、Y11、Y12的位置关系。
在粘贴于三轴力传感器1000的基材121，形成于非感应区域121n1的端子T11、T12、T13、T14、形成于非感应区域121n2的端子T15、T16、T17、T18向应变板111的径向外侧(即应变区域的外侧)露出。
接下来，对本实施方式的应变仪120、和三轴力传感器1000的使用方法和动作进行说明。
在将三轴力传感器1000用作例如机器人手的触觉传感器的情况下，首先，将三轴力传感器1000固定于机器人手的指尖。接着，分别使用导线L11～L18(图2)将端子T11～T18与信号处理部(未图示)连接。端子T11～T18与导线L11～L18的接合能够以任意的方法进行，例如能够使用软钎焊、各向异性导电薄膜(ACF)进行。
端子T11、T15分别通过导线L11、L15与信号处理部的电源(未图示)连接。端子T12、T13、端子T16、T17、端子T14、T18分别通过导线L12、L13、导线L16、L17、导线L14、L18经由信号处理部内的放大器(未图示)与信号处理部内的运算部(未图示)连接。
在三轴力传感器1000的动作时，通过电源向端子T11与端子T15之间施加输入电压Ei。构成第1桥电路BC11、第2桥电路BC12、第3桥电路BC13的各应变感应元件的电阻值和各固定电阻元件的电阻值调整为：当在基材121的感应区域121s没有挠曲的状态下，在端子T12、T13之间电压相等，在端子T16、T17之间电压相等，在端子T14、T18之间电压相等。因此，在应变板111没有产生应变并且在感应区域121s没有挠曲的状态(图3的(a))下，在端子T12、T13之间、端子T16、T17之间、端子T14、T18之间没有电位差，运算部不计算应变。
接下来，若向载荷作用部112赋予x向的载荷，则载荷作用部112承受载荷并移动，从而使应变板111产生应变(图3的(b))。此时，粘贴于应变板111的应变仪120的基材121的感应区域121s也与应变板111一体挠曲，从而在应变感应元件X11产生压缩应变，在应变感应元件X12产生拉伸应变。由此，应变感应元件X11、X12的电阻值分别变化，在包括应变感应元件X11、X12在内的第1桥电路BC11的端子T12、T13之间产生电位差。运算部基于该电位差，求出在应变板111产生的应变的量，并求出作用于载荷作用部112的x向的载荷的大小。另外此时，在应变区域的外侧即非感应区域121n1和121n2不产生应变，固定电阻元件RX11、RX12的电阻值是恒定的。在向载荷作用部112赋予了y向的载荷的情况下，也相同地求出所作用的y向的载荷的大小。
在向载荷作用部112赋予了Z向的载荷的情况下，应变板111和基材121的感应区域121s以中心突出的方式弯曲，因此在应变感应元件X11、X12、Y11、Y12、Z11、Z12全部产生延伸应变。由此，第1桥电路BC11的合成电阻、第2桥电路BC12的合成电阻、应变感应元件Z11、Z12的电阻值分别变化，并在第3桥电路BC13的端子T14、T18之间产生电位差。运算部基于该电位差，求出在应变板111产生的应变的量，并求出作用于载荷作用部112的Z向的载荷的大小。
这里，对将第1桥电路BC11的固定电阻元件RX11、RX12、第2桥电路BC12的固定电阻元件RY11、RY12印刷于基材121上并由与应变感应元件X11、X12、Y11、Y12相同的材料形成的意义进行说明。
(1-1)通过这样形成固定电阻元件RX11、RX12、RY11、RY12，固定电阻元件RX11、RX12、RY11、RY12是与应变感应元件X11、X12、Y11、Y12、Z11、Z12相同的材料，并且形成于与它们接近的位置。这里，表示电阻值的变化相对于温度变化的比例的电阻温度系数是取决于材料的物性值，因此在本实施方式中所有应变感应元件与所有固定电阻元件的电阻温度系数相等。另外，固定电阻元件RX11、RX12、RY11、RY12形成于基材121上，并形成于应变感应元件X11、X12、Y11、Y12、Z11、Z12的附近，因此对所有应变感应元件和所有固定电阻元件产生影响的周围温度的变化实质上是相同的。因此，当在周围温度产生了变化的情况下，所有应变感应元件的电阻值与所有固定电阻元件的电阻值以相同的比例变化。
当在第1桥电路BC11、第2桥电路BC12、第3桥电路BC13中，在各自所包括的电阻元件(应变感应元件和固定电阻元件)之间电阻值的平衡发生了变化的情况下，在端子T12、T13之间、端子T16、T17之间、端子T14、T18之间产生电位差，并基于该电位差检测应变。因此在由于周围温度的变化而导致应变感应元件的电阻值与固定电阻元件的电阻值之间的平衡发生了变化的情况下，可能由于该平衡的变化而产生测量误差。然而，在本实施方式中，当在周围温度发生了变化的情况下，所有应变感应元件的电阻值与所有固定电阻元件的电阻值以相同的比例变化，因此即使在周围的温度发生了变化的情况下，各元件间的电阻值的平衡也不会变化，从而抑制测量误差的产生。此外，在电路图案CP1的形成时，通过使用作为一体的块而准备的材料(铜、铜合金等)的附近的部位来形成应变感应元件等，从而能够使应变感应元件X11、X12、Y11、Y12、Z11、Z12、固定电阻元件RX11、RX12、RY11、RY12、配线W1的电阻温度系数更均匀，能够更良好地抑制测量误差的产生。
(1-2)如本实施方式那样，使第1桥电路BC11的固定电阻元件RX11、RX12、第2桥电路BC12的固定电阻元件RY11、RY12形成于基材121的非感应区域121n1，121n2，因此能够在不产生应变的部分(应变区域的外侧)使固定电阻元件RX11、RX12、RY11、RY12作为温度补偿用的平衡应变片发挥作用。因此，即使在由于周围温度的变化而导致在包括应变板111在内的三轴力传感器1000的主体部产生了膨胀、收缩的情况下，也能够补偿由该膨胀、收缩引起的应变感应元件X11、X12、Y11、Y12的电阻值的变化，从而能够抑制测量误差的产生。
(1-3)通过将固定电阻元件RX11、RX12、RY11、RY12印刷于基材121上来形成，从而能够将第1桥电路BC11、第2桥电路BC12、第3桥电路BC13分别形成为在基材121上完成的闭合电路。
在将构成桥电路的应变感应元件印刷于基材上，并将构成桥电路的固定电阻元件设置于基材的外部、例如信号处理部的情况下，为了使桥电路成为闭合电路，需要通过导线等将基材上的应变感应元件与信号处理部的固定电阻元件连接。在该情况下，将导线与设置于基材上的电极接合来进行基材上的配线与导线的连接，但若在电极与导线的接合部产生接合电阻，则该接合电阻成为桥电路内的电阻，并成为较大的应变检测误差的原因，因此接合方法局限于接合电阻实质上小到可以忽略的软钎焊接合。
然而，为了良好地进行软钎焊接合，需要在基材上设置比较大的电极，并且确保多个电极间的间距，因此导致基材变大。另外，为了良好地进行软钎焊接合，需要具有一定程度的厚度来堆积焊料，因此也妨碍三轴力传感器的小型化。
与此相对地，在本实施方式中，第1桥电路BC11、第2桥电路BC12、第3桥电路BC13分别形成为在基材121上完成的闭合电路，经由端子T11～T18的基材121与信号处理部的连接只不过是用于将第1桥电路BC11、第2桥电路BC12、第3桥电路BC13与电源、运算部连接的接合。因此，在本实施方式中，在端子T11～T18与导线L11～L18的接合部允许接合电阻的产生，从而能够采用软钎焊接合以外的任意的接合方法，例如采用使用了各向异性导电薄膜的接合。此外，通过使用各向异性导电薄膜，能够将电极的大小、电极间的间距、接合部的厚度均抑制在软钎焊接合的情况下的十分之一左右，因此在期望三轴力传感器1000的小型化的情况下，基于各向异性导电薄膜的接合是有利的。
本实施方式的应变仪120和三轴力传感器1000的效果如下。
本实施方式的应变仪120将第1桥电路BC11的固定电阻元件RX11、RX12、第2桥电路BC12的固定电阻元件RY11、RY12形成于基材121上，因此能够起到上述(1-2)、(1-3)的效果，并且由与应变感应元件X11、X12、Y11、Y12相同的材料形成固定电阻元件RX11、RX12、RY11、RY12，因此能够起到上述(1-1)的效果。
在本实施方式的应变仪120中，在感应区域121s仅形成有应变感应元件X11、X12、Y11、Y12、Z11、Z12，端子T11～T18和固定电阻元件RX11、RX12、RY11、RY12形成于非感应区域121n1、121n2。因此，能够减小感应区域121s的直径(尺寸)，进而能够缩小三轴力传感器1000的应变板111。应变板111的小型化带来三轴力传感器1000的小型化，因而优选。
在本实施方式的应变仪120中，电极T11～T18设置于非感应区域121n1、121n2，因此根据需要，不增大感应区域121s的直径，而增大电极T11～T18的尺寸就能够使与导线等的接合作业变得容易。
本实施方式的三轴力传感器1000具备应变仪120，因此能够起到与应变仪120的效果相同的效果。
在上述的第1实施方式中，也能够采用以下的变形形态。
也可以构成为：在应变仪120中，应变感应元件Z11、Z12形成于非感应区域121n1和/或非感应区域121n2。在该情况下，在非感应区域121n1、121n2不产生挠曲，因此应变感应元件Z11、Z12实质上作为固定电阻元件(第3方向固定电阻元件)发挥作用。
在应变感应元件Z11、Z12作为固定电阻元件发挥作用的情况下，也能够与上述的第1实施方式相同地进行使用了第1桥电路BC11的x向载荷的检测、使用了第2桥电路BC12的y向载荷的检测。另外，也能够进行Z向载荷的检测。这是因为，若Z向载荷作用于载荷作用部112并在应变检测元件X11、X12、Y11、Y12产生电阻值的变化，则第1桥电路BC11的合成电阻、第2桥电路BC12的合成电阻分别变化，即使应变感应元件Z11、Z12的电阻值是恒定的，第3桥电路BC13的元件间的电阻值的平衡也会变化。
也可以构成为：应变仪120不具有应变感应元件Z11、Z12。在该情况下，例如，第1桥电路BC11、第2桥电路BC12代替应变感应元件Z11、Z12而通过两根圆弧状的配线W1连接。
在不存在应变感应元件Z11、Z12的情况下，也能够与上述的第1实施方式相同地进行使用了第1桥电路BC11的x向载荷的检测、使用了第2桥电路BC12的y向载荷的检测。这样的变形形态的应变仪120能够在二轴力传感器中使用。或者，也能够通过形成于信号处理部的固定电阻元件将这样的变形形态的应变仪所具有的第1惠斯通电桥与第2惠斯通电桥相连从而构成第3惠斯通电桥，并在三轴力传感器中使用。
也可以构成为：在应变仪120中，对于形成于基材121的非感应区域121n1、121n2的固定电阻元件RX11、RX12、RY11、RY12而言，将这些中的至少一个残留在基材121上，并将其余的设置于基材121的外部例如信号处理部。即使是这样的形态，通过将构成第1桥电路BC11的固定电阻元件RX11、RX12和构成第2桥电路BC12的固定电阻元件RY11、RY12中的至少一个设置于基材121上的非感应区域121n1和/或121n2，从而能够起到抑制应变仪120和三轴力传感器1000中的温度误差的效果。
也可以构成为：在设置于感应区域121s的y向(第2方向)的一侧的非感应区域121n1，将固定电阻元件RX11、RX12和端子T11～T14沿着与y向(第2方向)正交的x向(第1方向)配置为一列，也可以构成为：在设置于感应区域121s的y向(第2方向)的另一侧的非感应区域121n2，将固定电阻元件RY11、RY12和端子T15～T18沿着与y向(第2方向)正交的x向(第1方向)配置为一列。
如图4所示，也可以构成为：在非感应区域121n1的离感应区域121s较近的部分形成有固定电阻元件RX11、RX12，并在距感应区域121s较远的部分形成有端子T11～T14。即，也可以构成为：在非感应区域121n1，端子T11～T14设置于固定电阻元件RX11、RX12的与感应区域121s相反的一侧。非感应区域121n2中的固定电阻元件RY11、RY12和端子T15～T18的配置也相同。通过像这样将端子T11～T18配置于外侧，从而导线等向端子T11～T18的接合变得更容易。
也可以构成为：端子T11～T18中的任意一个以上形成于感应区域121s。在该情况下，优选粘贴于载荷作用部112的下方并设置于难以产生应变的中心c的附近。
也可以构成为：在感应区域121s，应变感应元件Z11、Z12配置于应变感应元件X11、X12、Y11、Y12的中心c侧(内侧)。另外，也可以构成为：应变感应元件X11、X12、Y11、Y12分别以其栅格的宽度方向为感应区域121s的周向的方式形成为圆弧状。这样的应变仪120能够粘贴于连接有以旋转轴A1为中心的圆筒状的载荷作用部112的应变板111并良好地使用。
应变仪120的基材121的形状是任意的，例如也可以是椭圆形状，也可以仅具有非感应区域121n1、121n2中的任意一方。在仅具有非感应区域121n1、121n2中的任意一方的基材121中，能够在该非感应区域形成固定电阻元件RX11、RX12、RY11、RY12、端子T11～T18的全部。另外，基材121能够为具备粘贴于多轴力传感器的应变板的感应区域、和配置于该区域的外侧的非感应区域的任意的形状。
也能够将上述的第1实施方式的应变仪120用于多轴力传感器以外的任意的传感器的应变部件。
＜第2实施方式＞
以作为机器人手的触觉传感器使用的三轴力传感器2000和三轴力传感器2000所包括的应变仪220为例，主要参照图5～图9对本发明的多轴力传感器和应变仪的第2实施方式进行说明。
如图5和图6所示，本实施方式的三轴力传感器2000具有绕轴A2旋转对称的主体部210、和粘贴于主体部210的应变仪220。主体部210包括以轴A2为旋转轴的圆板状的应变板(应变部件)211、从应变板211的表面211a的中央沿轴向直立的载荷作用部212、从应变板211的表面211a的周缘部沿轴向直立的一对保持板213、从应变板211的背面211b的周缘部沿轴向直立的周壁214、以及安装于周壁214上的4个脚部215。主体部210例如由合成树脂材料一体成型。
在第2实施方式的说明中，如图5所示，将应变板211的正交的两个径向作为三轴力传感器2000和主体部210的X向(第1方向)和Y向(第2方向)。另外，将与X向和Y向正交的轴A2的方向作为三轴力传感器2000和主体部210的Z向(第3方向)。
应变板211是承受经由载荷作用部212施予给三轴力传感器2000的主体部210的来自外部的载荷而产生应变的圆板。应变板211中的应变在应变板211的表面211a和背面211b(在图5中为与轴A2正交的上下面)产生，在应变板211的侧面211c(在图5中为与轴A2平行的周面)不产生应变或小到可以忽略。如上所述，在本说明书中，将像本实施方式中的应变板211的表面211a和背面211b那样在应变板211中承受外部载荷而产生应变的区域称为“应变区域”。应变板211的直径和厚度是任意的。
载荷作用部212是承受来自外部的载荷而移动，从而使应变板211产生应变的部分，例如为剖面形状呈正方形的棱柱。载荷作用部212以棱柱的中心轴与应变板211的旋转轴(轴A2)一致的方式即与应变板211同轴状地设置于应变板211的表面211a。
一对保持板213是供后述的应变仪220的基材221(图7)的一部分(非感应区域221n1、221n2)粘贴的部分。保持板213以在Y向上夹着载荷作用部212的方式相互对置，从应变板211的表面211a直立，并分别具有沿着应变板211的外周的曲面。
周壁214沿着应变板211的背面211b的外周从背面211b直立，并包围背面211b。另外，在周壁214以在Y向上夹着载荷作用部212的方式设置有一对切口部214n。即，一对切口部214n在应变板211的周向上设置于与一对保持板213重复的位置。周壁214作为在将应变仪220粘贴于应变板211时的引导件使用，但其详细内容进行后述。
脚部215是用于将三轴力传感器2000安装于机器人手的台座，在周壁214上等间隔地分离并设置有4个。
在图7中表示将图5所示的应变仪220安装于应变板211之前的状态(展开图)。如图7所示，应变仪220包括基材221、和印刷于基材221的表面上的电路图案CP2。基材221具有感应区域221s和夹着该感应区域221s的非感应区域221n1、221n2，电路图案CP2包括6个应变感应元件X21、X22、Y21、Y22、Z21、Z22、4个固定电阻元件RX21、RX22、RY21、RY22、8个端子T21～T28、以及连接这些的配线W2。此外，在以下的说明中，将非感应区域221n1、221n2夹着感应区域221s的方向作为y向(第2方向)，将在基材221的表面上与y向正交的方向作为x向(第1方向)。
基材221是具有挠性的树脂薄膜，具有中央的圆形状的感应区域221s、夹着感应区域221s的一对非感应区域221n1、221n2、以及将感应区域221s与一对非感应区域221n1、221n2分别连结的一对连结区域221c1、221c2。树脂薄膜优选使用能够容易地进行折弯那样的柔软并且屈曲性较高的材料，作为具体例，能够聚酯、聚酰亚胺等。另外，也能够分别由不同的材料形成感应区域221s、非感应区域221n1、221n2、连结区域221c1、221c2，但优选由相同的材料形成这些区域而使全区域的温度特性(电阻温度系数等)相等。另外，在该情况下，优选从一体形成的材料(例如聚酯、聚酰亚胺等的片体)内的附近的部位一体切出感应区域221s、非感应区域221n1、221n2、连结区域221c1、221c2来形成基材221。由此能够使各区域的温度特性更均匀。
感应区域221s是粘贴于主体部210的应变板211的背面211b的区域，因此具有与应变板211的背面211b相同或比其小的直径。在感应区域221s的一面上，在x向上夹着中心c而形成有应变感应元件(第1方向应变感应元件)X21、X22，在y向上夹着着中心c而形成有应变感应元件(第2方向应变感应元件)Y21、Y22，沿着外周形成有应变感应元件(第3方向应变感应元件)Z21、Z22。
应变感应元件X21、X22分别将y向作为栅格的宽度方向相互平行地形成。应变感应元件X21和应变感应元件X22分别形成于距中心c等距离的位置，应变感应元件X21与应变感应元件X22之间的x向的距离大于主体部210的载荷作用部212的X向的宽度。
应变感应元件Y21、Y22分别将x向作为栅格的宽度方向相互平行地形成。应变感应元件Y21和应变感应元件Y22分别形成于距中心c等距离的位置，应变感应元件Y21与应变感应元件Y22之间的y向的距离大于主体部210的载荷作用部212的Y向的宽度。
应变感应元件Z21、Z22分别为圆弧状，将感应区域221s的周向作为栅格的宽度方向在x向上对置形成。应变感应元件Z21、Z22配置于应变感应元件X21、X22、Y21、Y22的与中心c相反的一侧(外侧)。
一对非感应区域221n1、221n2在y向上夹着感应区域221s，分别是将x向作为长边方向并将y向作为短边方向的矩形状。
在非感应区域221n1的表面上的距感应区域221s较远的部分，在x向上排列形成有分别在x向上延伸的固定电阻元件(第1方向固定电阻元件)RX21、RX22，在离感应区域221s较近的部分形成有在x向上排列的4个端子T21、T22、T23、T24。即，在非感应区域221n1，固定电阻元件RX21、RX22配置于端子T21～T24的与感应区域221s相反的一侧。
同样，在非感应区域221n2的表面上的距感应区域221s较远的部分，在x向上排列形成有分别在x向上延伸的固定电阻元件(第2方向固定电阻元件)RY21、RY22，在离感应区域221s较近的部分形成有在x向上排列的4个端子T25、T26、T27、T28。即，在非感应区域221n2，固定电阻元件RY21、RY22配置于端子T25～T28的与感应区域221s相反的一侧。
对于将感应区域221s与非感应区域221n1、221n2连结的连结区域221c1、221c2而言，与将感应区域221s与非感应区域221n1、221n2连结的y向正交的x向的尺寸(宽度)分别小于感应区域221s、非感应区域221n1、221n2的x向的尺寸(宽度)。因此基材221在连结区域221c1、221c2为缩径的形状。
如图7和图8所示，配线W2将应变感应元件X21、X22、固定电阻元件RX21、RX22连接从而构成第1桥电路(第1惠斯通电桥电路)BC21。另外，在应变感应元件X21与固定电阻元件RX21之间连接有端子T21，在应变感应元件X21、X22之间连接有端子T22，在固定电阻元件RX21、RX22之间连接有端子T23，在应变感应元件X22与固定电阻元件RX22之间连接有端子T24。
同样，配线W2将应变感应元件Y21、Y22、固定电阻元件RY21、RY22连接从而构成第2桥电路(第2惠斯通电桥电路)BC22。在应变感应元件Y21与固定电阻元件RY21之间连接有端子T28，在应变感应元件Y21、Y22之间连接有端子T26，在固定电阻元件RY21、RY22之间连接有端子T27，在应变感应元件Y22与固定电阻元件RY22之间连接有端子T25。
应变感应元件Z21的一端在应变感应元件X21与固定电阻元件RX21之间与第1桥电路BC21连接，另一端在应变感应元件Y21与固定电阻元件RY21之间与第2桥电路BC22连接。同样，应变感应元件Z22的一端在应变感应元件X22与固定电阻元件RX22之间与第1桥电路BC21连接，另一端在应变感应元件Y22与固定电阻元件RY22之间与第2桥电路BC22连接。由此，构成在一对对边部分别具有第1桥电路BC21和第2桥电路BC22，并在另一对对边部分别具有应变感应元件Z21、Z22的第3桥电路(第3惠斯通电桥电路)BC23。
电路图案CP2所包括的应变感应元件X21、X22、Y21、Y22、Z21、Z22、固定电阻元件RX21、RX22、RY21、RY22、配线W2由相互相同的材料形成，更优选由一个材料内的附近的部位形成。作为一个例子，该材料是铜、铜/镍等铜合金等。电路图案CP2向基材221上的印刷能够通过光刻、打印、蒸镀、溅射等进行。
如图5、图6所示，应变仪220以基材221的与形成有电路图案CP2的面相反的一侧的面与主体部210接触的方式粘贴于主体部210。
具体而言，基材221的感应区域221s以x向和y向分别与主体部210的X向和Y向一致并且中心c与轴A2一致的方式粘贴于应变板211的背面211b。此外，如上所述，应变感应元件X21、X22之间的x向的距离大于载荷作用部212的X向的尺寸，应变感应元件Y21、Y22之间的y向的距离大于载荷作用部212的Y向的尺寸。因此，在将基材221的感应区域221s粘贴于应变板211的状态下，应变感应元件X21、X22和应变感应元件Y21、Y22分别在X向和Y向上配置于载荷作用部212的外侧的较大地产生应变的区域。此外，在图7和图9中，用虚线表示在应变板211粘贴了基材221的状态下的载荷作用部212的轮廓，并示出载荷作用部212与应变感应元件X21、X22、Y21、Y22的位置关系。
基材221的一对非感应区域221n1、221n2分别折弯并粘贴于应变板211的侧面211c、和向其上方延伸的保持板213的外表面。因此，形成于非感应区域221n1的端子T21、T22、T23、T24、形成于非感应区域221n2的端子T25、T26、T27、T28向应变板211的径向外侧露出。
一对连结区域221c1、221c2分别通过周壁214的切口部214n，在应变板211的背面211b与侧面211c的连接部处屈曲。
在将应变仪220粘贴于基材221时，使基材221的感应区域221s的周缘部与周壁214的内周面抵接，并将基材221的一对连结区域221c1、221c2分别配置于周壁214的一对切口部214n，由此能够容易地进行应变仪220相对于主体部210和应变板211的定位。
具体而言，通过使基材221的感应区域221s的周缘部与周壁214的内周面抵接，从而以感应区域221s的中心c与主体部210的轴A2一致的方式进行对位，并且限制感应区域221s向X向和Y向的移动。接下来，通过将应变仪220的一对连结区域221c1、221c2配置于周壁214的一对切口部214n，从而将应变仪220在轴A2中心的周向上也相对于主体部210和应变板211进行对位。
接下来，对本实施方式的三轴力传感器2000、和应变仪220的使用方法和动作进行说明。
在将三轴力传感器2000用作机器人手的触觉传感器的情况下，首先，将三轴力传感器2000经由脚部215固定于机器人手的指尖。接着，分别使用导线L21～L28(图8)将端子T21～T28与信号处理部(未图示)连接。端子T21～T28与导线L21～L28的接合能够以任意的方法进行，例如能够使用软钎焊、各向异性导电薄膜(ACF)进行。
端子T21、T25分别通过导线L21、L25与信号处理部的电源(未图示)连接。端子T22、T23、端子T26、T27、端子T24、T28分别通过导线L22、L23、导线L26、L27、导线L24、L28经由信号处理部内的放大器(未图示)与信号处理部内的运算部(未图示)连接。
在三轴力传感器2000的动作时，通过电源向端子T21与端子T25之间施加输入电压Ei。构成第1桥电路BC21、第2桥电路BC22、第3桥电路BC23的各应变感应元件的电阻值和各固定电阻元件的电阻值调整为：当在基材221的感应区域221s没有挠曲的状态下，在端子T22、T23之间电压相等，在端子T26、T27之间电压相等，在端子T24、T28之间电压相等。因此，在应变板211没有产生应变并且在感应区域221s没有挠曲的状态(图3的(a))下，在端子T22、T23之间、端子T26、T27之间、端子T24、T28之间没有电位差，运算部不计算应变。
接下来，若向载荷作用部212赋予X向的载荷，则载荷作用部212承受载荷并移动，从而使应变板211产生应变(图3的(b))。此时，粘贴于应变板211的应变仪220的基材221的感应区域221s也与应变板211一体挠曲，从而在应变感应元件X21产生压缩应变，在应变感应元件X22产生拉伸应变。由此，应变感应元件X21、X22的电阻值分别变化，在包括应变感应元件X21、X22在内的第1桥电路BC21的端子T22、T23之间产生电位差。运算部基于该电位差，求出在应变板211产生的应变的量，并求出作用于载荷作用部212的X向的载荷的大小。另外此时，在应变板211的侧面211c和保持板213不产生应变，固定电阻元件RX21、RX22的电阻值是恒定的。在向载荷作用部212赋予了Y向的载荷的情况下，也相同地求出作用的Y向的载荷的大小。
在向载荷作用部212赋予了Z向的载荷的情况下，应变板211和基材221的感应区域221s以中心突出的方式弯曲，因此在应变感应元件X21、X22、Y21、Y22、Z21、Z22全部产生延伸应变。由此，第1桥电路BC21的合成电阻、第2桥电路BC22的合成电阻、应变感应元件Z21、Z22的电阻值分别变化，并在第3桥电路BC23的端子T24、T28之间产生电位差。运算部基于该电位差，求出在应变板211产生的应变的量，并求出作用于载荷作用部212的Z向的载荷的大小。
这里，对将第1桥电路BC21的固定电阻元件RX21、RX22、第2桥电路BC22的固定电阻元件RY21、RY22印刷于基材221上并由与应变感应元件X21、X22、Y21、Y22相同的材料形成的意义进行说明。
(2-1)通过这样形成固定电阻元件RX21、RX22、RY21、RY22，从而固定电阻元件RX21、RX22、RY21、RY22是与应变感应元件X21、X22、Y21、Y22、Z21、Z22相同的材料，并且形成于与它们接近的位置。这里，表示电阻值的变化相对于温度变化的比例的电阻温度系数是取决于材料的物性值，因此在本实施方式中所有应变感应元件与所有固定电阻元件的电阻温度系数相等。另外，固定电阻元件RX21、RX22、RY21、RY22形成于基材221上，并形成于应变感应元件X21、X22、Y21、Y22、Z21、Z22的附近，因此对所有应变感应元件和所有固定电阻元件产生影响的周围温度的变化实质上是相同的。因此，当在周围温度产生了变化的情况下，所有应变感应元件的电阻值与所有固定电阻元件的电阻值以相同的比例变化。
在第1桥电路BC21、第2桥电路BC22、第3桥电路BC23中，在各自所包括的电阻元件(应变感应元件和固定电阻元件)之间电阻值的平衡发生了变化的情况下，在端子T22、T23之间、端子T26、T27之间、端子T24、T28之间产生电位差，并基于该电位差检测应变。因此在由于周围温度的变化而导致应变感应元件的电阻值与固定电阻元件的电阻值之间的平衡发生了变化的情况下，可能由于该平衡的变化而产生测量误差。然而，在本实施方式中，当在周围温度产生了变化的情况下，所有应变感应元件的电阻值与所有固定电阻元件的电阻值以相同的比例变化，因此即使在周围的温度发生了变化的情况下，各元件间的电阻值的平衡也不会变化，从而抑制测量误差的产生。此外，在电路图案CP2的形成时，通过使用作为一体的块而准备的材料(铜、铜合金等)的附近的部位来形成应变感应元件等，从而能够使应变感应元件X21、X22、Y21、Y22、Z21、Z22、固定电阻元件RX21、RX22、RY21、RY22、配线W2的电阻温度系数更均匀，能够更良好地抑制测量误差的产生。
(2-2)如本实施方式那样，在使第1桥电路BC21的固定电阻元件RX21、RX22、第2桥电路BC22的固定电阻元件RY21、RY22形成于基材221的非感应区域221n1、221n2，并将非感应区域221n1、221n2粘贴于不产生主体部210的应变的部分(应变区域的外侧)的情况下，能够使固定电阻元件RX21、RX22、RY21、RY22作为温度补偿用的平衡应变片发挥作用。因此，即使在由于周围温度的变化而导致在包括应变板211在内的主体部210产生了膨胀、收缩的情况下，也能够补偿由该膨胀、收缩引起的应变感应元件X21、X22、Y21、Y22的电阻值的变化，从而能够抑制测量误差的产生。
(2-3)通过将固定电阻元件RX21、RX22、RY21、RY22印刷于基材221上来形成，能够将第1桥电路BC21、第2桥电路BC22、第3桥电路BC23分别形成为在基材221上完成的闭合电路。
在将构成桥电路的应变感应元件印刷于基材上，并将构成桥电路的固定电阻元件设置于基材的外部例如信号处理部的情况下，为了使桥电路成为闭合电路，需要通过导线等将基材上的应变感应元件与信号处理部的固定电阻元件连接。在该情况下，将导线与设置于基材上的电极接合来进行基材上的配线与导线的连接，但若在电极与导线的接合部产生接合电阻，则该接合电阻成为桥电路内的电阻，并成为较大的应变检测误差的原因，因此接合方法局限于接合电阻实质上小到可以忽略的软钎焊接合。
然而，为了良好地进行软钎焊接合，需要在基材上设置比较大的电极，并且确保多个电极间的间距，因此导致基材变大。另外，为了良好地进行软钎焊接合，需要具有一定程度的厚度来堆积焊料，因此也妨碍三轴力传感器的小型化。
与此相对地，在本实施方式中，第1桥电路BC21、第2桥电路BC22、第3桥电路BC23分别形成为在基材221上完成的闭合电路，经由端子T21～T28的基材221与信号处理部的连接只不过是用于将第1桥电路BC21、第2桥电路BC22、第3桥电路BC23与电源、运算部连接的接合。因此，在本实施方式中，在端子T21～T28与导线L21～L28的接合部允许接合电阻的产生，从而能够采用软钎焊接合以外的任意的接合方法，例如采用使用了各向异性导电薄膜的接合。此外，通过使用各向异性导电薄膜，能够将电极的大小、电极间的间距、接合部的厚度均抑制在软钎焊接合的情况下的十分之一左右，因此在期望三轴力传感器2000的小型化的情况下，基于各向异性导电薄膜的接合是有利的。
本实施方式的三轴力传感器2000和应变仪220的效果如下。
本实施方式的应变仪220将第1桥电路BC21的固定电阻元件RX21、RX22、第2桥电路BC22的固定电阻元件RY21、RY22形成于基材221上，因此能够起到上述(2-2)、(2-3)的效果，并且由与应变感应元件X21、X22、Y21、Y22相同的材料形成固定电阻元件RX21、RX22、RY21、RY22，因此能够起到上述(2-1)的效果。
在本实施方式的应变仪220中，在感应区域221s仅形成有应变感应元件X21、X22、Y21、Y22、Z21、Z22，端子T21～T28和固定电阻元件RX21、RX22、RY21、RY22形成于非感应区域221n1、221n2。因此，能够减小感应区域221s的直径(尺寸)，进而能够缩小三轴力传感器2000的应变板211。应变板211的小型化带来三轴力传感器2000的小型化，因而优选。
在本实施方式的应变仪220中，电极T21～T28设置于非感应区域221n1、221n2，因此根据需要，不增大感应区域221s的直径，而增大电极T21～T28的尺寸就能够使与导线等的接合作业变得容易。
本实施方式的应变仪220的基材221在感应区域221s与非感应区域221n1、221n2之间具有比感应区域221s和非感应区域221n1、221n2宽度窄的连结区域221c1、221c2，因此，不受与连结区域221c1、221c2的连接部限制就能够以各种形态配置感应区域221s和非感应区域221n1、221n2。
本实施方式的三轴力传感器2000具备应变仪220，因此能够起到与应变仪220的效果相同的效果。
在上述的第2实施方式中，也能够采用以下的变形形态。
也可以构成为：在应变仪220中，应变感应元件Z21、Z22形成于非感应区域221n1和/或非感应区域221n2。在该情况下，在非感应区域221n1、221n2不产生挠曲，因此应变感应元件Z21、Z22实质上作为固定电阻元件(第3方向固定电阻元件)发挥作用。
在应变感应元件Z21、Z22作为固定电阻元件发挥作用的情况下，也能够与上述的第2实施方式相同地进行使用了第1桥电路BC21的X向载荷的检测、使用了第2桥电路BC22的Y向载荷的检测。另外，也能够进行Z向载荷的检测。这是因为，若Z向载荷作用于载荷作用部212并在应变检测元件X21、X22、Y21、Y22产生电阻值的变化，则第1桥电路BC21的合成电阻、第2桥电路BC22的合成电阻分别变化，即使应变感应元件Z21、Z22的电阻值是恒定的，第3桥电路BC23的元件间的电阻值的平衡也会变化。
也可以构成为：应变仪220不具有应变感应元件Z21、Z22。在该情况下，例如，第1桥电路BC21、第2桥电路BC22代替应变感应元件Z21、Z22而通过两根圆弧状的配线W2连接。
在不存在应变感应元件Z21、Z22的情况下，也能够与上述实施方式相同地进行使用了第1桥电路BC21的X向载荷的检测、使用了第2桥电路BC22的Y向载荷的检测。这样的变形形态的应变仪220能够在二轴力传感器中使用。或者，也能够通过形成于信号处理部的固定电阻元件将这样的变形形态的应变仪所具有的第1惠斯通电桥与第2惠斯通电桥相连从而构成第3惠斯通电桥，并在三轴力传感器中使用。
也可以构成为：在应变仪220中，对于形成于基材221的非感应区域221n1、221n2的固定电阻元件RX21、RX22、RY21、RY22而言，将这些中的至少一个残留在基材221上，并将其余的设置于基材221的外部例如信号处理部。即使是这样的形态，通过将构成第1桥电路BC21的固定电阻元件RX21、RX22和构成第2桥电路BC22的固定电阻元件RY21、RY22中的至少一个设置于基材221上的非感应区域221n1和/或221n2，从而能够起到抑制应变仪220和三轴力传感器2000中的温度误差的效果。
也可以构成为：在设置于感应区域221s的y向(第2方向)的一侧的非感应区域221n1，将固定电阻元件RX21、RX22和端子T21～T24沿着与y向(第2方向)正交的x向(第1方向)配置为一列，也可以构成为：在设置于感应区域221s的y向(第2方向)的另一侧的非感应区域221n2，将固定电阻元件RY21、RY22和端子T25～T28沿着与y向(第2方向)正交的x向(第1方向)配置为一列。由此，能够将非感应区域221n1、221n2粘贴于更细长的部分，例如能够省略主体部210的保持板213，并仅在应变板211的侧面粘贴非感应区域221n1、221n2。
如图9所示，也可以构成为：在非感应区域221n1的离感应区域221s较近的部分形成有固定电阻元件RX21、RX22，在距感应区域221s较远的部分形成有端子T21～T24。即，也可以构成为：在非感应区域221n1，端子T21～T24设置于固定电阻元件RX21、RX22的与感应区域221s相反的一侧。非感应区域221n2中的固定电阻元件RY21、RY22和端子T25～T28的配置也相同。通过像这样将端子T21～T28配置于外侧，从而导线等向端子T21～T28的接合变得更容易。
也可以构成为：端子T21～T28中的任意一个以上形成于感应区域221s。在该情况下，优选粘贴于载荷作用部212的下方并设置于难以产生应变的中心c的附近。
也可以构成为：在感应区域221s，应变感应元件Z21、Z22配置于应变感应元件X21、X22、Y21、Y22的中心c侧(内侧)。另外，也可以构成为：应变感应元件X21、X22、Y21、Y22分别以其栅格的宽度方向为感应区域221s的周向的方式形成为圆弧状。这样的应变仪220能够粘贴于载荷作用部212为以轴A2为中心的圆筒状的主体部210并良好地使用。
应变仪220的基材221的形状是任意的，可以是不具有连结区域221c1、221c2的矩形状、椭圆形状，也可以仅具有非感应区域221n1、221n2的其中一方。在仅具有非感应区域221n1、221n2的其中一方的基材221中，能够在该非感应区域形成固定电阻元件RX21、RX22、RY21、RY22、端子T21～T28的全部。另外，基材221能够为具备粘贴于多轴力传感器的应变板的感应区域、和配置于该区域的外侧的非感应区域的任意的形状。
主体部210的保持板213也可以是从应变板211的外周与应变板211平行延伸的平板。在该情况下，应变仪220的基材221不折弯就粘贴于应变板211和保持板213。另外，主体部210也可以不具有保持板213。在该情况下，能够将非感应区域221n1、221n2的全部区域粘贴于应变板211的侧面211c。另外，非感应区域221n1、221n2可以不粘贴于应变板211的侧面211c，也可以不粘贴于主体部210。将感应区域221s粘贴于应变板211的背面211b的状态下的非感应区域221n1、221n2的配置能够根据多轴传感器的主体部的形状、多轴传感器的用途而适当地决定。
能够将上述的第2实施方式的应变仪220用于多轴力传感器以外的任意的传感器的应变部件。
＜第3实施方式＞
对于本发明所涉及的应变仪和三轴力传感器的第3实施方式，以将它们应用于电子笔的情况为例，主要参照图10～图14进行说明。
如图10所示，电子笔4000具备尖端431和432、三轴力传感器3000、支架433、笔体434、以及前盖435。
尖端431例如由塑料形成，作为笔尖发挥功能。尖端432例如由SUS形成，其一端向尖端431连接，并且另一端向三轴力传感器3000连接。由此，通过三轴力传感器3000测量经由笔尖施予的来自外部的载荷。
支架433除了保持三轴力传感器3000的动作所需要的信号处理电路、电源外，还保持安装有各种电路的PCBA(Printed Circuit Board Assembly-印刷电路板组件)。笔体434覆盖三轴力传感器3000的一部分和支架433，前盖435覆盖三轴力传感器3000的剩余部分和尖端432。
接下来，如图11和图12所示，本实施方式的三轴力传感器3000具备绕轴A3旋转对称的主体部310。主体部310包括以轴A3为旋转轴的圆板状的应变板(板状的应变部件)311、从应变板311的表面311a的中央沿轴向直立的载荷作用部312、以及从应变板311的背面311b的周缘部沿轴向直立的周壁313。另外，载荷作用部312与图10所示的尖端432嵌合。主体部310例如由合成树脂材料一体成型。
在第3实施方式的说明中，如图11所示，将应变板311的正交的两个径向作为三轴力传感器3000和主体部310的x向(第1方向)和y向(第2方向)。另外，将与x向和y向正交的轴A3的方向作为三轴力传感器3000和主体部310的Z向(第3方向)。
应变板311是承受经由载荷作用部312施予的来自外部的载荷而产生应变的圆板。应变板311中的应变在应变板311的表面311a和背面311b(在图11中与轴A3正交的上下面)产生，在周壁313(在图11中与轴A3平行的周面)不产生应变或小到可以忽略。如上所述，在本说明书中，将像本实施方式中的应变板311的表面311a和背面311b那样承受外部载荷而产生应变的区域称为“应变区域”。应变板311的直径和厚度是任意的。
载荷作用部312承受来自外部的载荷而移动，并使应变板311产生应变。载荷作用部312以其中心轴与应变板311的旋转轴(轴A3)一致的方式即与应变板311同轴状地设置于应变板311的表面311a。
周壁313沿着应变板311的背面311b的外周从背面311b直立，并包围背面311b。此外，在图11中，例示了周壁313的外周面是圆筒状的情况，但也可以如以下那样变更周壁313。即，也可以构成为：在x轴方向上的周壁313的一侧或者两侧，将与x轴交叉(正交)的平面部分形成于周壁313的外周面。或者，也可以构成为：在y轴方向上的周壁313的一侧或者两侧，将与y轴交叉(正交)的平面部分形成于周壁313的外周面。
特别是，当仅在x轴方向上的周壁313的一侧设置平面部分的情况下，对于y轴方向，也能够仅在周壁313的一侧设置平面部分。在这种情况下，针对周壁313的外周面设置两个平面部分。另外，当在x轴方向上的周壁313的两侧设置平面部分的情况下，对于y轴方向，也能够在周壁313的两侧设置平面部分。在这种情况下，针对周壁313的外周面设置4个平面部分。
通过像这样在周壁313的外周面设置平面部分，从而能够利用该平面部分容易并且可靠地进行电子笔4000的主体部310(即，三轴力传感器3000)相对于支架433的定位。此外，通过对具有图11那样的圆筒状的外周面的周壁313设置对准标记，也能够进行主体部310相对于支架433的定位。
对于本实施方式的应变仪320而言，其基材321(参照图13)的一部分(感应区域321s)粘贴于应变板311的背面311b，剩余部分(非感应区域321n1、321n2)折弯并粘贴于周壁313的内周面。
在图13中表示将应变仪320安装于应变板311之前的状态(展开图)。如图13所示，应变仪320包括基材321、印刷于基材321的表面上的电路图案CP3。基材321具有感应区域321s、和夹着该感应区域321s的非感应区域321n1、321n2，电路图案CP3包括6个应变感应元件X31、X32、Y31、Y32、Z31、Z32、4个固定电阻元件RX31、RX32、RY31、RY32、8个端子T31～T38、以及连接这些的配线W3。此外，在以下的说明中，将非感应区域321n1、321n2夹着感应区域321s的方向作为y向(第2方向)，将在基材321的表面上与y向正交的方向作为x向(第1方向)。
基材321是具有挠性的树脂薄膜，具有中央的圆形状的感应区域321s、夹着感应区域321s的一对非感应区域321n1、321n2、以及将感应区域321s与一对非感应区域321n1、321n2分别连结的一对连结区域321c1、321c2。优选树脂薄膜使用能够容易地进行折弯那样的柔软并且屈曲性较高的材料，作为具体例，能够使用聚酯、聚酰亚胺等。另外，也能够分别由不同的材料形成感应区域321s、非感应区域321n1、321n2、连结区域321c1、321c2，但优选由相同的材料形成这些区域而使全区域的温度特性(电阻温度系数等)相等。另外，在该情况下，优选从一体形成的材料(例如聚酯、聚酰亚胺等的片体)内的附近的部位一体切出感应区域321s、非感应区域321n1、321n2、连结区域321c1、321c2来形成基材321。由此能够使各区域的温度特性更均匀。
感应区域321s是粘贴于主体部310的应变板311的背面311b的区域，因此具有与应变板311的背面311b相同或比其小的直径。在感应区域321s的一面上，在x向上夹着中心c而形成有应变感应元件(第1方向应变感应元件)X31、X32，在y向上夹着中心c而形成有应变感应元件(第2方向应变感应元件)Y31、Y32，沿着外周形成有应变感应元件(第3方向应变感应元件)Z31、Z32。
应变感应元件X31、X32分别是圆弧状，将沿着在图13中用虚线表示的载荷作用部312的轮廓的周向作为栅格的宽度方向在x向上对置形成。另外，应变感应元件X31与应变感应元件X32分别形成于距中心c等距离的位置。
应变感应元件Y31、Y32分别是圆弧状，将沿着载荷作用部312的轮廓的周向作为栅格的宽度方向在y向上对置形成。另外，应变感应元件Y31与应变感应元件Y32分别形成于距中心c等距离的位置。
应变感应元件Z31、Z32分别是圆弧状，将感应区域321s的周向作为栅格的宽度方向在x向上对置形成。而且，应变感应元件Z31、Z32配置于应变感应元件X31、X32、Y31、Y32的与中心c相反的一侧(外侧)。
一对非感应区域321n1、321n2在y向上夹着感应区域321s，并且分别是将x向作为长边方向，将y向作为短边方向的矩形状。
在非感应区域321n1的表面上的距感应区域321s较远的部分，在x向上排列形成有分别在x向上延伸的固定电阻元件(第1方向固定电阻元件)RX31、RX32，在离感应区域321s较近的部分，形成有在x向上排列的4个端子T31、T32、T33、T34。即，在非感应区域321n1，固定电阻元件RX31、RX32配置于端子T31～T34的与感应区域321s相反的一侧。
同样，在非感应区域321n2的表面上的距感应区域321s较远的部分，在x向上排列形成有分别在x向上延伸的固定电阻元件(第2方向固定电阻元件)RY31、RY32，在离感应区域321s较近的部分，形成有在x向上排列的4个端子T35、T36、T37、T38。即，在非感应区域321n2，固定电阻元件RY31、RY32配置于端子T35～T38的与感应区域321s相反的一侧。
对于将感应区域321s与非感应区域321n1、321n2连结的连结区域321c1、321c2而言，与将感应区域321s与非感应区域321n1、321n2连结的y向正交的x向(正交方向)的尺寸(宽度)分别小于感应区域321s、非感应区域321n1、321n2的x向的尺寸(宽度)。因此基材321在连结区域321c1、321c2为缩径的形状。
如图13和图14所示，配线W3将应变感应元件X31、X32、固定电阻元件RX31、RX32连接从而构成第1桥电路(第1惠斯通电桥电路)BC31。另外，在应变感应元件X31与固定电阻元件RX31之间连接有端子T31，在应变感应元件X31、X32之间连接有端子T32，在固定电阻元件RX31、RX32之间连接有端子T33，在应变感应元件X32与固定电阻元件RX32之间连接有端子T34。
同样，配线W3将应变感应元件Y31、Y32、固定电阻元件RY31、RY32连接从而构成第2桥电路(第2惠斯通电桥电路)BC32。在应变感应元件Y31与固定电阻元件RY31之间连接有端子T38，在应变感应元件Y31、Y32之间连接有端子T36，在固定电阻元件RY31、RY32之间连接有端子T37，在应变感应元件Y32与固定电阻元件RY32之间连接有端子T35。
应变感应元件Z31的一端在应变感应元件X31与固定电阻元件RX31之间与第1桥电路BC31连接，另一端在应变感应元件Y31与固定电阻元件RY31之间与第2桥电路BC32连接。同样，应变感应元件Z32的一端在应变感应元件X32与固定电阻元件RX32之间与第1桥电路BC31连接，另一端在应变感应元件Y32与固定电阻元件RY32之间与第2桥电路BC32连接。由此，构成在一对对边部分别具有第1桥电路BC31和第2桥电路BC32，并在另一对对边部分别具有应变感应元件Z31、Z32的第3桥电路(第3惠斯通电桥电路)BC33。
电路图案CP3所包括的应变感应元件X31、X32、Y31、Y32、Z31、Z32、固定电阻元件RX31、RX32、RY31、RY32、配线W3由相互相同的材料形成，更优选由一个材料内的附近的部位形成。作为一个例子，该材料是铜、铜/镍等铜合金等。电路图案CP3向基材321上的印刷能够通过光刻、打印、蒸镀、溅射等进行。
如图12所示，应变仪320以基材321的与形成有电路图案CP3的面相反的一侧的面与应变板311的背面311b接触的方式粘贴于主体部310。
具体而言，基材321的感应区域321s以其x向和y向与主体部310的x向和y向分别一致并且中心c与轴A3一致的方式粘贴于应变板311的背面311b。即，感应区域321s安装于承受应变板311的载荷而产生应变的应变区域。因此，在将基材321的感应区域321s粘贴于应变板311的状态下，应变感应元件X31、X32和应变感应元件Y31、Y32分别在x向和y向上配置于载荷作用部312的外侧的较大地产生应变的区域。
基材321的一对非感应区域321n1、321n2分别折弯而粘贴于周壁313的内周面。即，非感应区域321n1、321n2配置于应变区域的外侧。因此，形成于非感应区域321n1的端子T31、T32、T33、T34、形成于非感应区域321n2的端子T35、T36、T37、T38朝向周壁313的径向内侧露出。
接下来，对本实施方式的三轴力传感器3000、和应变仪320的使用方法和动作进行说明。
在将三轴力传感器3000用于电子笔4000的情况下，首先，使载荷作用部312与笔尖(即，尖端432)嵌合。接着，使用导线L31～L38将端子T31～T38与信号处理电路(未图示)分别连接。端子T31～T38与导线L31～L38的接合能够以任意的方法进行，例如能够使用软钎焊、各向异性导电薄膜(ACF)进行。
端子T31、T35分别通过导线L31、L35与电源(未图示)连接。端子T32、T33、端子T36、T37、端子T34、T38分别通过导线L32、L33、导线L36、L37、导线L34、L38经由信号处理电路内的放大器(未图示)与信号处理电路内的运算部(未图示)连接。
在三轴力传感器3000的动作时，通过电源向端子T31与端子T35之间施加输入电压Ei。构成第1桥电路BC31、第2桥电路BC32、第3桥电路BC33的各应变感应元件的电阻值和各固定电阻元件的电阻值调整为：当在基材321的感应区域321s没有挠曲的状态下，在端子T32、T33之间电压相等，在端子T36、T37之间电压相等，在端子T34、T38之间电压相等。
因此，如图3的(a)所示，当在应变板311没有产生应变并且在感应区域321s没有挠曲的状态下，在端子T32、T33之间、端子T36、T37之间、端子T34、T38之间没有电位差，运算部不计算应变。
接下来，如图3的(b)所示，若向载荷作用部312赋予x向的载荷，则载荷作用部312承受载荷而移动，并使应变板311产生应变。此时，粘贴于应变板311的应变仪320的基材321的感应区域321s也与应变板311一体挠曲，从而在应变感应元件X31产生压缩应变，在应变感应元件X32产生拉伸应变。
由此，应变感应元件X31、X32的电阻值分别变化，在包括应变感应元件X31、X32在内的第1桥电路BC31的端子T32、T33之间产生电位差。运算部基于该电位差，求出在应变板311产生的应变的量，并求出作用于载荷作用部312的c方向的载荷的大小。另外此时，在周壁313不产生应变，固定电阻元件RX31、RX32的电阻值是恒定的。
在向载荷作用部312赋予了y向的载荷的情况下，也相同地求出所作用的y向的载荷的大小。
在向载荷作用部312赋予了Z向的载荷的情况下，应变板311和基材321的感应区域321s以中心突出的方式弯曲，因此在应变感应元件X31、X32、Y31、Y32、Z31、Z32全部产生延伸应变。由此，第1桥电路BC31的合成电阻、第2桥电路BC32的合成电阻、应变感应元件Z31、Z32的电阻值分别变化，在第3桥电路BC33的端子T34、T38之间产生电位差。运算部基于该电位差，求出在应变板311产生的应变的量，并求出作用于载荷作用部312的z向的载荷的大小。
这里，对将第1桥电路BC31的固定电阻元件RX31、RX32、第2桥电路BC32的固定电阻元件RY31、RY32印刷于基材321上并由与应变感应元件X31、X32、Y31、Y32、Z31、Z32相同的材料形成的意义进行说明。
(3-1)通过这样形成固定电阻元件RX31、RX32、RY31、RY32，固定电阻元件RX31、RX32、RY31、RY32是与应变感应元件X31、X32、Y31、Y32、Z31、Z32相同的材料，并且形成于与它们接近的位置。这里，表示电阻值的变化相对于温度变化的比例的电阻温度系数是取决于材料的物性值，因此在本实施方式中所有应变感应元件与所有固定电阻元件的电阻温度系数相等。另外，固定电阻元件RX31、RX32、RY31、RY32形成于基材321上，并形成于应变感应元件X31、X32、Y31、Y32、Z31、Z32的附近，因此对所有应变感应元件和所有固定电阻元件产生影响的周围温度的变化实质上是相同的。因此，当在周围温度产生了变化的情况下，所有应变感应元件的电阻值与所有固定电阻元件的电阻值以相同的比例变化。
在第1桥电路BC31、第2桥电路BC32、第3桥电路BC33中，当在各自所包括的电阻元件(应变感应元件和固定电阻元件)之间电阻值的平衡发生了变化的情况下，在端子T32、T33之间、端子T36、T37之间、端子T34、T38之间产生电位差，并基于该电位差检测应变。因此在由于周围温度的变化而导致应变感应元件的电阻值与固定电阻元件的电阻值之间的平衡发生了变化的情况下，可能由于该平衡的变化而产生测量误差。然而，在本实施方式中，当在周围温度产生了变化的情况下，所有应变感应元件的电阻值与所有固定电阻元件的电阻值以相同的比例变化，因此即使在周围的温度发生了变化的情况下，各元件间的电阻值的平衡也不会变化，从而抑制测量误差的产生。此外，在电路图案CP3的形成时，通过使用作为一体的块而准备的材料(铜、铜合金等)的附近的部位来形成应变感应元件等，从而能够使应变感应元件X31、X32、Y31、Y32、Z31、Z32、固定电阻元件RX31、RX32、RY31、RY32、配线W3的电阻温度系数更均匀，能够更良好地抑制测量误差的产生。
(3-2)如本实施方式那样，在使第1桥电路BC31的固定电阻元件RX31、RX32、第2桥电路BC32的固定电阻元件RY31、RY32形成于基材321的非感应区域321n1、321n2，并将非感应区域321n1、321n2粘贴于不产生主体部310的应变的部分(应变区域的外侧)的情况下，能够使固定电阻元件RX31、RX32、RY31、RY32作为温度补偿用的平衡应变片发挥作用。因此，即使在由于周围温度的变化而导致在包括应变板311在内的主体部310产生了膨胀、收缩的情况下，也能够补偿由该膨胀、收缩导致的应变感应元件X31、X32、Y31、Y32的电阻值的变化，从而能够抑制测量误差的产生。
(3-3)通过将固定电阻元件RX31、RX32、RY31、RY32印刷于基材321上来形成，从而能够将第1桥电路BC31、第2桥电路BC32、第3桥电路BC33分别形成为在基材321上完成的闭合电路。
在将构成桥电路的应变感应元件印刷于基材上，并将构成桥电路的固定电阻元件设置于基材的外部例如信号处理电路的情况下，为了使桥电路成为闭合电路，需要通过导线等将基材上的应变感应元件与信号处理部的固定电阻元件连接。在该情况下，将导线与设置于基材上的电极接合来进行基材上的配线与导线的连接，但若在电极与导线的接合部产生接合电阻，则该接合电阻成为桥电路内的电阻，并成为较大的应变检测误差的原因，因此接合方法局限于接合电阻实质上小到可以忽略的软钎焊接合。
然而，为了良好地进行软钎焊接合，需要在基材上设置比较大的电极，并且确保多个电极间的间距，因此导致基材变大。另外，为了良好地进行软钎焊接合，需要具有一定程度的厚度来堆积焊料，因此也妨碍三轴力传感器的小型化。
与此相对地，在本实施方式中，第1桥电路BC31、第2桥电路BC32、第3桥电路BC33分别形成为在基材321上完成的闭合电路，经由端子T31～T38的基材321与信号处理部的连接只不过是用于将第1桥电路BC31、第2桥电路BC32、第3桥电路BC33与电源、运算部连接的接合。因此，在本实施方式中，在端子T31～T38与导线L31～L38的接合部允许接合电阻的产生，从而能够采用软钎焊接合以外的任意的接合方法，例如采用使用了各向异性导电薄膜的接合。此外，通过使用各向异性导电薄膜，能够将电极的大小、电极间的间距、接合部的厚度均抑制在软钎焊接合的情况下的十分之一左右，因此在期望三轴力传感器3000的小型化的情况下，基于各向异性导电薄膜的接合是有利的。
本实施方式的应变仪320和三轴力传感器3000的效果如下。
应变仪320将第1桥电路BC31的固定电阻元件RX31、RX32、第2桥电路BC32的固定电阻元件RY31、RY32形成于基材321上，因此能够起到上述(3-2)、(3-3)的效果，并且由与应变感应元件X31、X32、Y31、Y32相同的材料形成固定电阻元件RX31、RX32、RY31、RY32，因此能够起到上述(3-1)的效果。
在应变仪320中，在感应区域321s仅形成有应变感应元件X31、X32、Y31、Y32、Z31、Z32，端子T31～T38和固定电阻元件RX31、RX32、RY31、RY32形成于非感应区域321n1、321n2。因此，能够减小感应区域321s的直径(尺寸)，进而能够缩小三轴力传感器3000的应变板311。应变板311的小型化优先带来三轴力传感器3000的小型化。
在应变仪320中，端子T31～T38设置于非感应区域321n1、321n2，因此根据需要，不增大感应区域321s的直径，而增大端子T31～T38的尺寸就能够使与导线等的接合作业变得容易。
应变仪320的基材321在感应区域321s与非感应区域321n1、321n2之间具有比感应区域321s和非感应区域321n1、321n2宽度窄的连结区域321c1、321c2，因此，不受与连结区域321c1、321c2的连接部限制就能够以各种形态配置感应区域321s和非感应区域321n1、321n2。
本实施方式的三轴力传感器3000和电子笔4000具备应变仪320，因此能够起到与应变仪320的效果相同的效果。
只要维持本发明的特征，本发明就不限定于上述实施方式，对于在本发明的技术思想的范围内可以想到的其他的形态，也包含在本发明的范围内。
工业实用性
本发明的应变仪和多轴力传感器能够抑制载荷检测中的温度变化的影响，从而能够有助于机器人、游戏设备、各种测量设备、其他的设备中的稳定性、可靠性的提高。
附图标记说明
111、211、311…应变板(应变部件)；112、212、312…载荷作用部；120、220、320…应变仪；121、221、321…基材；121s、221s、321s…感应区域；121n1、121n2、221n1、221n2、321n1、321n2…非感应区域；BC11、BC21、BC31…第1桥电路(第1惠斯通电桥电路)；BC12、BC22、BC32…第2桥电路(第2惠斯通电桥电路)；BC13、BC23、BC33…第3桥电路(第3惠斯通电桥电路)；RX11、RX12、RX21、RX22、RX31、RX32…固定电阻元件(第1方向固定电阻元件)；RY11、RY12、RY21、RY22、RY31、RY32…固定电阻元件(第2方向固定电阻元件)；T11～T18、T21～T28、T31～T38…端子；X11、X12、X21、X22、X31、X32…应变感应元件(第1方向应变感应元件)；Y11、Y12、Y21、Y22、Y31、Y32…应变感应元件(第2方向应变感应元件)；Z11、Z12、Z21、Z22、Z31、Z32…应变感应元件(第3方向应变感应元件)。

Claims (20)

1.一种应变仪，安装于承受载荷而产生应变的应变部件，并用于进行作用于所述应变部件的第1方向的载荷的基于第1惠斯通电桥电路的检测、和作用于所述应变部件的与第1方向正交的第2方向的载荷的基于第2惠斯通电桥电路的检测，其中，
所述应变仪具备：
基材；和
电路图案，形成于所述基材上，
所述基材具有安装于所述应变部件的承受载荷而产生应变的应变区域的感应区域、和配置于所述应变区域的外侧的非感应区域，
所述电路图案包括构成第1惠斯通电桥电路的两个第1方向应变感应元件、构成第2惠斯通电桥电路的两个第2方向应变感应元件、以及构成第1惠斯通电桥电路的第1方向固定电阻元件与构成第2惠斯通电桥电路的第2方向固定电阻元件的至少一方，
所述两个第1方向应变感应元件、所述两个第2方向应变感应元件、以及所述第1方向固定电阻元件与第2方向固定电阻元件的至少一方由相同材料形成，
所述两个第1方向应变感应元件和所述两个第2方向应变感应元件形成于所述感应区域，所述第1方向固定电阻元件与第2方向固定电阻元件的至少一方形成于所述非感应区域。
2.根据权利要求1所述的应变仪，其中，
所述电路图案包括构成第1惠斯通电桥电路的两个第1方向固定电阻元件、和构成第2惠斯通电桥电路的两个第2方向固定电阻元件，
所述两个第1方向应变感应元件、所述两个第2方向应变感应元件、所述两个第1方向固定电阻元件、以及所述两个第2方向固定电阻元件由相同材料形成，
所述两个第1方向固定电阻元件、和所述两个第2方向固定电阻元件形成于所述非感应区域。
3.根据权利要求1或2所述的应变仪，其中，
所述电路图案还包括至少一个端子，
所述至少一个端子形成于所述非感应区域。
4.根据权利要求3所述的应变仪，其中，
在所述非感应区域，所述至少一个端子设置于所述第1方向固定电阻元件与第2方向固定电阻元件的至少一方的与所述感应区域相反的一侧。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的应变仪，其中，
所述非感应区域在所述感应区域的两侧设置有一对。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的应变仪，其中，
所述电路图案还包括两个第3方向应变感应元件或者两个第3方向固定电阻元件，
所述两个第3方向应变感应元件或者两个第3方向固定电阻元件将第1惠斯通电桥电路与第2惠斯通电桥电路连接从而构成第3惠斯通电桥电路。
7.根据权利要求1所述的应变仪，其中，
所述基材具有挠性，
所述基材还具有将所述感应区域与所述非感应区域连结的连结区域，
所述连结区域的与将所述感应区域和所述非感应区域连结的方向正交的正交方向的尺寸小于所述感应区域及所述非感应区域的正交方向的尺寸。
8.根据权利要求1所述的应变仪，其中，
所述应变仪是还用于进行作用于所述应变部件的与第1和第2方向正交的第3方向的载荷的基于第3惠斯通电桥电路的检测的应变仪，
所述基材具有挠性，
所述基材的所述非感应区域是一对区域，
所述基材还具有将所述感应区域与所述非感应区域连结的连结区域，
所述连结区域的与将所述感应区域和所述非感应区域连结的方向正交的正交方向的尺寸小于所述感应区域及所述非感应区域的正交方向的尺寸，
所述电路图案包括形成于所述感应区域并且构成第3惠斯通电桥电路的两个第3方向应变感应元件、形成于所述非感应区域并且构成第1惠斯通电桥电路的两个第1方向固定电阻元件、以及形成于所述非感应区域并且构成第2惠斯通电桥电路的两个第2方向固定电阻元件，
所述两个第1方向应变感应元件、所述两个第2方向应变感应元件、所述两个第3方向应变感应元件、所述两个第1方向固定电阻元件、以及所述两个第2方向固定电阻元件由相同材料形成，
所述两个第3方向应变感应元件将第1惠斯通电桥电路与第2惠斯通电桥电路连接从而构成第3惠斯通电桥电路。
9.一种多轴力传感器，其中，
所述多轴力传感器具备：
应变板；
与所述应变板连接的载荷作用部；以及
安装于所述应变板的权利要求1～8中任一项所述的应变仪。
10.一种应变仪，安装于承受载荷而产生应变的应变部件，并用于进行作用于所述应变部件的第1方向的载荷的基于第1惠斯通电桥电路的检测、和作用于所述应变部件的与第1方向正交的第2方向的载荷的基于第2惠斯通电桥电路的检测，其中，
所述应变仪具备：
挠性的基材；和
电路图案，形成于所述基材上，
所述基材具有安装于所述应变部件的承受载荷而产生应变的应变区域的感应区域、配置于所述应变区域的外侧的非感应区域、以及将所述感应区域与所述非感应区域连结的连结区域，
所述连结区域的与将所述感应区域和所述非感应区域连结的方向正交的正交方向的尺寸小于所述感应区域及所述非感应区域的正交方向的尺寸，
所述电路图案包括构成第1惠斯通电桥电路的两个第1方向应变感应元件、构成第2惠斯通电桥电路的两个第2方向应变感应元件、以及构成第1惠斯通电桥电路的第1方向固定电阻元件与构成第2惠斯通电桥电路的第2方向固定电阻元件的至少一方，
所述两个第1方向应变感应元件、所述两个第2方向应变感应元件、以及所述第1方向固定电阻元件与第2方向固定电阻元件的至少一方由相同材料形成，
所述两个第1方向应变感应元件和所述两个第2方向应变感应元件形成于所述感应区域，
所述第1方向固定电阻元件与第2方向固定电阻元件的至少一方形成于所述非感应区域。
11.根据权利要求10所述的应变仪，其中，
所述电路图案包括构成第1惠斯通电桥电路的两个第1方向固定电阻元件、和构成第2惠斯通电桥电路的两个第2方向固定电阻元件，
所述两个第1方向应变感应元件、所述两个第2方向应变感应元件、所述两个第1方向固定电阻元件、以及所述两个第2方向固定电阻元件由相同材料形成，
所述两个第1方向固定电阻元件、和所述两个第2方向固定电阻元件形成于所述非感应区域。
12.根据权利要求10或11所述的应变仪，其中，
所述电路图案还包括至少一个端子，
所述至少一个端子形成于所述非感应区域。
13.根据权利要求12所述的应变仪，其中，
在所述非感应区域，所述至少一个端子设置于所述第1方向固定电阻元件与第2方向固定电阻元件的至少一方的和所述感应区域相反的一侧。
14.根据权利要求10～13中任一项所述的应变仪，其中，
所述非感应区域在所述感应区域的两侧设置有一对。
15.根据权利要求10～14中任一项所述的应变仪，其中，
所述电路图案还包括两个第3方向应变感应元件或者两个第3方向固定电阻元件，
所述两个第3方向应变感应元件或者两个第3方向固定电阻元件将第1惠斯通电桥电路与第2惠斯通电桥电路连接从而构成第3惠斯通电桥电路。
16.一种多轴力传感器，其中，
所述多轴力传感器具备：
应变板；
与所述应变板连接的载荷作用部；以及
安装于所述应变板的权利要求10～15中任一项所述的应变仪。
17.根据权利要求16所述的多轴力传感器，其中，
所述应变仪的基材的非感应区域粘贴于所述应变板的侧面。
18.一种应变仪，安装于承受载荷而产生应变的应变部件，并用于进行作用于所述应变部件的第1方向的载荷的基于第1惠斯通电桥电路的检测、作用于所述应变部件的与第1方向正交的第2方向的载荷的基于第2惠斯通电桥电路的检测、以及作用于所述应变部件的与第1和第2方向正交的第3方向的载荷的基于第3惠斯通电桥电路的检测，其中，
所述应变仪具备：
挠性的基材；和
电路图案，形成于所述基材上，
所述基材具有安装于所述应变部件的承受载荷而产生应变的应变区域的感应区域、配置于所述应变区域的外侧的一对非感应区域、以及将所述感应区域与所述非感应区域连结的连结区域，
所述连结区域的与将所述感应区域和所述非感应区域连结的方向正交的正交方向的尺寸小于所述感应区域及所述非感应区域的所述正交方向的尺寸，
所述电路图案包括构成所述第1惠斯通电桥电路的两个第1方向应变感应元件、构成所述第2惠斯通电桥电路的两个第2方向应变感应元件、构成所述第3惠斯通电桥电路的两个第3方向应变感应元件、构成所述第1惠斯通电桥电路的两个第1方向固定电阻元件、以及构成所述第2惠斯通电桥电路的两个第2方向固定电阻元件，
所述第1方向应变感应元件、所述第2方向应变感应元件、所述第3方向应变感应元件、所述第1方向固定电阻元件以及所述第2方向固定电阻元件由相同材料形成，
所述第1方向应变感应元件、所述第2方向应变感应元件以及所述第3方向应变感应元件形成于所述感应区域，
所述第1方向固定电阻元件和所述第2方向固定电阻元件形成于所述非感应区域，
所述第3方向应变感应元件将所述第1惠斯通电桥电路与所述第2惠斯通电桥电路连接从而构成所述第3惠斯通电桥电路。
19.一种三轴力传感器，其中，
所述三轴力传感器具备：
权利要求18所述的应变仪；
板状的所述应变部件；以及
与所述应变部件连接的载荷作用部。
20.根据权利要求19所述的三轴力传感器，其中，
还具备周壁，所述周壁从所述应变部件的与连接所述载荷作用部的面相反的一侧的面的周缘部向所述第3方向直立，
所述非感应区域粘贴于所述周壁的内周面。
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