CN110998267A - 负荷传感器单元及输入装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的一个形态的负荷传感器单元，具备：操作部，被设置为在第1方向上能够进退；负荷传感器，具有受压部，输出与由受压部受到的第1方向的负荷对应的信号；连结部，具有一端部和另一端部，一端部与上述操作部连结，另一端部使受压部动作，被设置为能够与操作部连动地在第1方向上进退；以及弹性部件，对连结部的另一端部赋予压靠力，经由另一端部对受压部赋予初始负荷，即使是简单的构成也能够防止过负荷引起的负荷传感器的破损，能够充分发挥负荷传感器的检测精度。

Description

负荷传感器单元及输入装置
技术领域
本发明涉及负荷传感器单元及输入装置，尤其涉及在对操作部施加了过大的力时能够保护负荷传感器的负荷传感器单元及输入装置。
背景技术
负荷传感器单元是检测对操作部施加的负荷并输出与负荷对应的信号的装置。负荷传感器单元被应用于例如笔式输入装置(所谓的手写笔)、触摸面板。在笔式输入装置中，检测对作为笔尖的操作部施加的笔压并输出与笔压对应的信号。另外，在触摸面板中，在面板的例如四角配置负荷传感器单元，检测用手指、笔按压触摸面板时的对各负荷传感器单元施加的负荷，根据由各负荷传感器单元检测到的负荷的平衡来求出触摸面板上的按压位置。
在专利文献1中，公开了即使在被施加了过负荷的情况下也能够防止负荷传感器的破损的按压式输入装置。在该按压式输入装置中，构成为，为了防止负荷传感器的破损，通过对被按压部施加的操作负荷，将支承于支承部件的位置作为支点而对于按压部在使负荷传感器的初始负荷减少的方向上作用力。
在专利文献2中，公开了通过简单的构造、能够容易地组装的小型化容易的力传感器单元。在该力传感器单元中，通过在被操作部件与接触部件之间夹着螺旋弹簧，由此对力传感器不直接施加来自操作部件的负荷。
在专利文献3中，公开了检测对象物的由外力引起的变形，并且能够避免过大的变形引起的形变传感器的损伤的形变传感器模块。在该形变传感器模块中，构成为，通过突起部件使配置形变传感器的形变产生板稍微挠曲而赋予预压，并在施加力时对形变传感器的负荷会变小。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2012/096213号公报
专利文献2：国际公开第2016/114248号公报
专利文献3：日本特开2014－044180号公报
发明内容
发明解决的课题
在负荷传感器单元中，不希望用于防止由过负荷引起的负荷传感器的破损的构造复杂化及大型化。另一方面，即使是能够防止由过负荷引起的负荷传感器的破损，如果是无法发挥负荷传感器的本来的检测精度的构成，也难以应用于产品。
本发明的目的在于，提供即使是简单的构成也能够防止由过负荷引起的负荷传感器的破损，能够充分发挥负荷传感器的检测精度的负荷传感器单元及输入装置。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题，本发明的一个形态为一种负荷传感器单元，具备：操作部，被设置为在第1方向上能够进退；负荷传感器，具有受压部，输出与由受压部受到的第1方向的负荷对应的信号；连结部，具有一端部和另一端部，一端部与上述操作部连结，另一端部使受压部动作，该连结部被设置为能够与操作部连动地在第1方向上进退；及弹性部件，对连结部的另一端部赋予压靠力，经由另一端部对受压部赋予初始负荷。
通过这样的构成，即使在对操作部未施加负荷的状态下也对受压部赋予基于弹性部件的初始负荷，对操作部施加负荷，从而对受压部而言被赋予的负荷在从初始负荷减去的方向上起作用。并且，在对操作部施加了超过初始负荷的负荷的情况下，连结部与受压部分离。因此，对负荷传感器不施加超过初始负荷那样的过负荷。另外，操作部的进退方向、由受压部受到的负荷的方向、连结部的进退方向成为互相相同的第1方向，因此负荷直线性地作用于负荷传感器，通过负荷传感器能够进行稳定的检测。
在上述负荷传感器单元中，也可以是，还具备外壳，操作部、负荷传感器、连结部及弹性部件在外壳内在第1方向上并排配置。由此，操作部、负荷传感器、连结部及弹性部件在第1方向上排列，能够谋求构成的简化及小型化。
在上述负荷传感器单元中，也可以是，弹性部件被设置于另一端部中的与一端部相反一侧。由此，能够从连结部的外侧对负荷传感器赋予初始负荷，弹性部件的设计自由度提高。
在上述负荷传感器单元中，也可以是，弹性部件被设置于一端部与另一端部之间。由此，能够在连结部的内侧对负荷传感器赋予初始负荷，能够使构成要素紧凑。
在上述负荷传感器单元中，也可以是，外壳为筒式。由此，能够应用细长的单元结构。
在上述负荷传感器单元中，也可以是，弹性部件是螺旋弹簧，还具备调整基于该螺旋弹簧的初始负荷的调整机构。由此，能够通过调整机构调整基于螺旋弹簧的初始负荷。
在上述负荷传感器单元中，也可以是，连结部具有被设置于一端部与另一端部之间的连接部，一端部、另一端部及连接部被设为一体。由此，能够应用连结部的一体构成。
在上述负荷传感器单元中，也可以是，还具备：基准部件，具有一面和另一面，在一面安装负荷传感器，另一面成为操作部的移动的阻挡面。由此，能够对操作部的移动行程赋予限制。
在上述负荷传感器单元中，也可以是，操作部及负荷传感器在与第1方向正交的第2方向上并列设置。由此，能够缩短第1方向的全长等，操作部与负荷传感器的布局的自由度提高。
本发明的一个形态是使用了上述负荷传感器单元的输入装置。由此，能够构成能够防止过负荷引起的负荷传感器的破损的输入装置。
在上述输入装置中，也可以是，具备笔式的壳体，在该壳体内收纳有负荷传感器单元。由此，能够应用在所谓的手写笔中装入负荷传感器单元的构成。
发明的效果
根据本发明，能够提供即使是简单的构成也能够防止过负荷引起的负荷传感器的破损，能够充分发挥负荷传感器的检测精度的负荷传感器单元及输入装置。
附图说明
图1是例示本实施方式的负荷传感器单元的立体图。
图2是例示本实施方式的负荷传感器单元的剖视图。
图3是例示负荷传感器单元中应用的连结部的立体图。
图4的(a)～(c)是说明本实施方式的负荷传感器单元的动作的示意图。
图5是表示按压力与负荷传感器输出及操作部的位置之间的关系的图。
图6的(a)及(b)是表示对负荷传感器施加的负荷的时间响应的仿真结果的图。
图7的(a)～(c)是表示其他的构成例(其一)的示意图。
图8的(a)及(b)是表示其他的构成例(其二)的示意图。
图9的(a)及(b)是表示其他的构成例(其三)的示意图。
图10的(a)及(b)是表示其他的构成例(其四)的示意图。
图11的(a)及(b)是表示其他的构成例(其五)的示意图。
图12的(a)及(b)是表示其他的构成例(其六)的示意图。
图13是表示其他的构成例(其七)的示意图。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。另外，在以下的说明中，对于同一部件标注同一符号，对于说明了一次的部件，适当省略其说明。
(负荷传感器单元的构成)
图1是例示本实施方式的负荷传感器单元的立体图。
图2是例示本实施方式的负荷传感器单元的剖视图。
图3是例示负荷传感器单元中应用的连结部的立体图。
本实施方式的负荷传感器单元1是用负荷传感器20检测对操作部10施加的负荷，并输出与负荷对应的电信号的装置。在本实施方式中，用向笔式输入装置(所谓的手写笔)的应用例进行说明。
如图1及图2所示，负荷传感器单元1具备：操作部10，被设置为能够在第1方向D1上进退；负荷传感器20，输出与由受压部21受到的负荷对应的信号；连结部30，被设置为能够在第1方向D1上进退；以及弹性部件40，对受压部21赋予初始负荷。
负荷传感器单元1还具备作为主体壳体的外壳50，在该外壳50内，收容操作部10、负荷传感器20、连结部30及弹性部件40。在笔式输入装置中，外壳50为筒式，筒的长度方向(轴向)为第1方向D1。
与笔式输入装置的笔尖相当的操作部10，配置于外壳50的一端侧。操作部10的尖锐的前端部从外壳50的一端露出，后端侧被插入到外壳50内。通过使作为笔尖的操作部10的前端部与触摸面板等接触，从而操作部10受到基于接触的反力作为按压力。操作部10被设置为在外壳50的筒内能够在轴向即第1方向D1上进退，因此在受到超过规定的力的按压力的情况下操作部10的前端部(笔尖)被向外壳50内的方向按入。这里，将第1方向D1上的操作部10的前端部侧也称为前端侧，将其相反侧称为后端侧。
负荷传感器20是例如半导体形变电阻元件，基于通过由受压部21受到的负荷而产生的电阻变化，输出与负荷对应的信号。受压部21设置为例如大致球体、大致半球体，容易将由受压部21受到的负荷向传感器主体传递。
负荷传感器20被安装于基准部件55。基准部件55具有后端侧的一面55a和前端侧的另一面55b。一面55a及另一面55b的面方向是外壳50内与第1方向D1正交的方向。在本实施方式中，在基准部件55的一面55a安装有负荷传感器20。
连结部30被配置于外壳50内的操作部10的后端侧。连结部30具有一端部31、另一端部32及将它们连接的连接部33。一端部31与另一端部32以彼此相对的方式配置。连接部33是将一端部31与另一端部32之间连接的部件。
如图3所示，一端部31、另一端部32及连接部33也可以一体地设置。一端部31及另一端部32被设置为例如圆盘状，在与外壳50的轴正交的方向上配置。一端部31与另一端部32在轴向(第1方向D1)上互相以规定的间隔配置，为了使它们之间的一部分打开而设置连接部33。连结部30的外径比外壳50的筒的内径稍小，能够在筒内沿第1方向D1滑动。
这样的连结部30的一端部31与操作部10连结。另外，连结部30的另一端部32使负荷传感器20的受压部21动作。在图1及图2所示的例子中，在一端部31与另一端部32之间配置负荷传感器20。具体而言，在一端部31与另一端部32之间配置基准部件55，在该基准部件55的一面55a安装负荷传感器20。由此，负荷传感器20的受压部21朝向后端侧，成为可能与另一端部32接触的状态。
连结部30与操作部10被连结，从而操作部10的第1方向D1的进退动作为，与操作部10连动地、原样地连结部30的在外壳50内的向第1方向D1的进退动作。通过操作部10及连结部30的动作，连结部30的另一端部32使受压部21动作。具体而言，若操作部10及连结部30向前端侧动作，则通过连结部30的另一端部32按压受压部21。另一方面，若操作部10及连结部30向后端侧动作，则从连结部30的另一端部32对受压部21施加的按压力减弱。
弹性部件40是例如螺旋弹簧。弹性部件40配置于外壳50内的连结部30的后端侧。弹性部件40对连结部30的另一端部32赋予压靠力，由此经由另一端部32对受压部21赋予初始负荷。
基于弹性部件40的初始负荷能够通过调整机构60来调整。调整机构60是在外壳50内的弹性部件40的后端侧设置的例如螺钉机构。作为弹性部件40的螺旋弹簧在外壳50内在另一端部32与作为调整机构60的螺钉机构之间配置。因此，若使螺钉机构的螺钉向一方侧旋转(例如，拧紧)，则螺旋弹簧压缩而初始负荷变大，相反地若使螺钉向另一方侧旋转(例如，拧松)，则螺旋弹簧伸长，初始负荷减弱。
若基于弹性部件40的压靠力被赋予至另一端部32，则在外壳50内，连结部30被向前端侧按压。由此，负荷传感器20成为被夹在另一端部32与基准部件55之间的状态，由受压部21经由另一端部32受到弹性部件40的压靠力。在对操作部10不赋予任何负荷的状态(以下，也称为“初始状态”。)下，对于负荷传感器20赋予弹性部件40的压靠力作为初始负荷。
通过用弹性部件40向前端侧按压连结部30，从而在连结部30的一端部31与基准部件55的另一面55b之间构成间隙G。
在这样的负荷传感器单元1中，在初始状态对受压部21赋予初始负荷，因此即使对操作部10不施加任何负荷也从负荷传感器20输出与初始负荷对应的信号。并且，若对操作部10施加负荷，则经由连结部30对受压部21赋予该负荷，对受压部21的负荷在从初始负荷减去的方向上起作用。因此，即使对操作部10施加负荷，也是对受压部21仅施加初始负荷以下的负荷，而能够避免超过初始负荷那样的过负荷的施加。
另外，在本实施方式中，操作部10、负荷传感器20、连结部30及弹性部件40在外壳50内在第1方向D1上并列设置，因此操作部10的进退方向、由受压部21受到的负荷的方向、连结部30的进退方向成为互相相同的第1方向D1。因此，对操作部10施加的负荷不会偏离而直线性地负荷传感器20传递，能够进行稳定的检测。
(负荷传感器单元的动作)
图4的(a)～(c)是说明本实施方式的负荷传感器单元的动作的示意图。为了便于说明，各图为模型图。
图4的(a)中示出了初始状态。在初始状态，弹性部件40的压靠力经由连结部30的另一端部32被赋予至受压部21。由此，成为对负荷传感器20赋予初始负荷Fa的状态。这里，在操作部10受到操作负荷Fb的情况下，通过与初始负荷Fa相对的操作负荷Fb而对受压部21赋予从初始负荷Fa减去操作负荷Fb后的负荷(Fa－Fb)。
在操作负荷Fb比初始负荷Fa小的状态下，操作部10的第1方向D1的位置不变。由此，从负荷传感器20输出与从初始负荷Fa减去由操作部10受到的操作负荷Fb后的负荷(Fa－Fb)对应的信号。即，获得将初始负荷Fa下的输出信号作为基准并根据操作负荷Fb而降低了的输出信号。
接下来，如图4的(b)所示那样，由操作部10受到的操作负荷Fb超过了初始负荷Fa的情况下，克服弹性部件40的压靠力地将操作部10及连结部30向后端侧按入。由此，连结部30的另一端部32从负荷传感器20的受压部21分离，成为对受压部21不施加负荷的状态。
接下来，如图4的(c)所示，由操作部10受到的操作负荷Fb进一步变大，连结部30被按入直到没有间隙G为止时，连结部30的一端部31与基准部件55的另一面55b抵接。由此，操作部10及连结部30不会在此基础上进一步被按入。即，基准部件55发挥了操作部10的移动的阻挡的作用。
图5是表示按压力与负荷传感器输出及操作部的位置之间的关系的图。
图5中的横轴表示操作部10受到的负荷(操作负荷Fb)，左纵轴表示负荷传感器20的输出值(SG)，右纵轴表示操作部10的位置(P)。操作部10的位置为，初始状态是最高的位置(P1)，越被按入为越低的位置。
初始状态即操作负荷Fb为零的情况下，对受压部21赋予初始负荷Fa，从负荷传感器20输出与初始负荷Fa对应的信号(SG1)(参照图4的(a))。若对操作部10赋予操作负荷Fb，则对受压部21赋予从初始负荷Fa减去操作负荷Fb后的负荷。由此，从负荷传感器20输出与初始负荷Fa－操作负荷Fb对应的信号。以操作负荷Fb增加的程度从负荷传感器20输出的信号降低的区域是检测区域S1(参照图4的(a))。在该检测区域S1中，能够获得与由操作部10受到的负荷对应的传感器输出。
该检测区域S1是从初始状态到操作负荷Fb达到初始负荷Fa为止的区域。在该检测区域S1中，操作部10的位置几乎不变化(即使变化也为数μm程度)。因此，在笔式输入装置中，笔尖的位置被固定不变的状态下能够获得与笔压对应的信号输出。
若操作负荷Fb逐渐增加并达到与初始负荷Fa相等，则对受压部21赋予的负荷变为零，从负荷传感器20输出的信号SG也为零。另外，在对负荷传感器20的输出设定了偏置的情况下，输出最低的值。若操作负荷Fb超过初始负荷Fa，则连结部30的另一端部32从负荷传感器20的受压部21分离。在操作负荷Fb超过了初始负荷Fa的情况下，从负荷传感器20输出的信号SG为零不变。操作负荷Fb超过初始负荷Fa，从而将操作部10及连结部30向后端侧按入。由此，操作部10的位置逐渐下降(被向后端侧按入)。该区域是过负荷区域S2(参照图4的(b))。
若在过负荷区域S2中操作负荷Fb进一步增加，则不久间隙G消失，连结部30的一端部31与基准部件55的另一面55b抵接。即，另一面55b成为操作部10的向第1方向D1的移动的阻挡面，操作部10及连结部30不会在此基础上进一步被按入，因此操作部10的位置被限制在最低的位置P2。这以后，即使操作负荷Fb增加，操作部10的位置也不变。该区域是限制区域S3(参照图4的(c))。
图6中(a)及(b)是表示对负荷传感器施加的负荷的时间响应的仿真结果的图。
图6的(a)示出了本实施方式的负荷传感器单元1的仿真结果R1，图6的(b)示出了参考例的负荷传感器单元的仿真结果R2。在参考例的负荷传感器单元中，未被赋予如本实施方式那样的初始负荷。
时间响应的仿真的模型式为以下的数式1。
数式1
Figure BDA0002380686310000101
在数式1中，ωn是固有角速度，ζ是衰减系数。
如图的6的(a)及(b)所示，在任一个例子中都对负荷传感器施加负荷的值以使其振动。这里，如图6的(b)所示的仿真结果R2可知，在参考例的负荷传感器单元中，在时间响应的初期施加负荷，并一直增加到最大负荷为止。另一方面，如图6的(a)所示的仿真结果R1可知，在本实施方式的负荷传感器单元1中，在从在时间响应的初期预先赋予的初始负荷Fa减去的方向上施加负荷，在达到最小负荷后，负荷增加。
例如，在使应用负荷传感器单元的输入装置下落、或对操作部施加了急剧的负荷的情况下，在参考例的负荷传感器单元中，对负荷传感器急剧地施加负荷，超过负荷传感器的耐负荷则会破损。若负荷传感器是半导体元件，则不抗冲击。特别地，受压部21是将硅等的半导体材料通过蚀刻等而形成为突起状的部件。因此，在受压部21，负荷容易集中而容易破损。
在本实施方式的负荷传感器单元1中，在施加了冲击的初始的阶段对负荷传感器20未施加急剧的负荷。因此，与参考例的负荷传感器单元相比，在本实施方式的负荷传感器单元1中，能够提高耐冲击性。
(其他的构成例)
接下来，对其他的构成例进行说明。
图7的(a)～(c)是表示其他的构成例(其一)的示意图。
在图7所示的负荷传感器单元1B中，负荷传感器20被安装于连结部30的另一端部32。即，在负荷传感器单元1B中，与负荷传感器单元1相比，负荷传感器20的朝向相反。因此，受压部21与基准部件55的一面55a接触。
如图7的(a)所示，在初始状态下通过弹性部件40的压靠力而将连结部30的另一端部32向前端侧推。由此，受压部21与基准部件55的一面55a抵接，受到弹性部件40的压靠力的反力并对受压部21赋予初始负荷Fa。这里，在操作部10受到了操作负荷Fb的情况下，通过与初始负荷Fa相对的操作负荷Fb，对受压部21赋予从初始负荷Fa减去操作负荷Fb后的负荷(Fa－Fb)。
如图7的(b)所示，在由操作部10受到的操作负荷Fb超过了初始负荷Fa的情况下，克服弹性部件40的压靠力地将操作部10及连结部30向后端侧按入。由此，在连结部30的另一端部32安装的负荷传感器20也向后端侧移动，受压部21从基准部件55的一面55a离开，成为对受压部21不施加负荷的状态。
如图7的(c)所示，由操作部10受到的操作负荷Fb进一步变大，连结部30被按入直到没有间隙G为止时，连结部30的一端部31与基准部件55的另一面55b抵接。由此，操作部10及连结部30不会在此基础上进一步被按入。即，基准部件55发挥了操作部10的移动的阻挡的作用。
图8的(a)及(b)是表示其他的构成例(其二)的示意图。
在图8所示的负荷传感器单元1C中，弹性部件40配置于连结部30的一端部31与基准部件55的另一面55b之间。负荷传感器20安装于基准部件55的一面55a，但也可以如负荷传感器单元1B那样安装于连结部30的另一端部32。
如图8的(a)所示，在初始状态下通过弹性部件40的压靠力(拉伸力)向前端侧按压连结部30的另一端部32。由此，受压部21与另一端部32抵接，受到弹性部件40的压靠力而对受压部21赋予初始负荷Fa。另外，在操作部10受到了操作负荷Fb的情况下，通过与初始负荷Fa相对的操作负荷Fb，对受压部21赋予从初始负荷Fa减去操作负荷Fb后的负荷(Fa－Fb)。
如图8的(b)所示，在由操作部10受到的操作负荷Fb超过了初始负荷Fa的情况下，克服弹性部件40的压靠力地将操作部10及连结部30向后端侧按入。由此，受压部21从连结部30的另一端部32分离，成为对受压部21不施加负荷的状态。
在图8所示的负荷传感器单元1C中，弹性部件40被设置于连结部30的一端部31与另一端部32之间，因此能够使构成要素紧凑。
图9的(a)及(b)是表示其他的构成例(其三)的示意图。
在图9所示的负荷传感器单元1D中，在连结部30设置有反转机构35。反转机构35具备将连结部30的连接部33分割为第1连接部331和第2连接部332并在它们之间设置齿轮等的旋转部件333的结构。通过该反转机构35，第1连接部331与第2连接部332的第1方向D1的动作互为反方向。
如图9的(a)所示，在初始状态下通过弹性部件40的压靠力(伸張力)从而连结部30的一端部31与另一端部32向互相扩展的方向动作，另一端部32被向后端侧按压。由此，受压部21与另一端部32抵接，受到弹性部件40的压靠力而对受压部21赋予初始负荷Fa。在操作部10受到了操作负荷Fb是情况下，通过与初始负荷Fa相对的操作负荷Fb而对受压部21赋予从初始负荷Fa减去操作负荷Fb后的负荷(Fa－Fb)。
如图9的(b)所示，由操作部10受到的操作负荷Fb超过了初始负荷Fa的情况下，克服弹性部件40的压靠力地连结部30的一端部31与另一端部32之间的间隔变窄。由此，受压部21从连结部30的另一端部32分离，成为对受压部21不施加负荷的状态。
图10的(a)及(b)是表示其他的构成例(其四)的示意图。
在图10所示的负荷传感器单元1E中，操作部10与负荷传感器20在与第1方向D1正交的第2方向D2上并列设置。连结部30在第2方向D2上延伸，一端部31与另一端部32在第2方向D2上排列。在连结部30的一端部31连接操作部10。在连结部30的另一端部32，与基准部件55相对地、在基准部件55的一面55a安装负荷传感器20。
如图10的(a)所示，在初始状态下通过弹性部件40的压靠力将连结部30向前端侧推。由此，受压部21与连结部30的另一端部32抵接，受到弹性部件40的压靠力的反力并对受压部21赋予初始负荷Fa。这里，在操作部10受到了操作负荷Fb的情况下，通过与初始负荷Fa相对的操作负荷Fb而对受压部21赋予从初始负荷Fa减去操作负荷Fb后的负荷(Fa－Fb)。
如图10的(b)所示，由操作部10受到的操作负荷Fb超过了初始负荷Fa的情况下，克服弹性部件40的压靠力地将操作部10及连结部30向后端侧按入。由此，受压部21从连结部30的另一端部32分离，成为对受压部21不施加负荷的状态。
如负荷传感器单元1E那样，即使是操作部10与负荷传感器20在第2方向D2上并列设置的构成，如果操作部10的进退方向及负荷传感器20受到的负荷的方向是第1方向，则能够用负荷传感器20正确地检测操作部10的负荷。为此，在负荷传感器单元1E中，与其他的构成例相比能够缩短第1方向D1的全长等，能够提高操作部10与负荷传感器20的布局的自由度。
图11的(a)及(b)是表示其他的构成例(其五)的示意图。
在图11所示的负荷传感器单元1F中，被设为基准部件55能够插入到外壳50。
图11的(a)中示出了基准部件55的插入前的状态。在外壳50内，操作部10、连结部30及弹性部件40在第1方向D1上并排地收纳。在连结部30的另一端部32安装有负荷传感器20。
图11的(b)中示出了基准部件55的插入后的状态。为了将基准部件55插入，而在将操作部10向后端侧按入地使弹性部件40压缩的状态下，从外壳50的插入孔57插入基准部件55。在插入后将操作部10的按入解除。由此，通过弹性部件40的压靠力、操作部10及连结部30向前端侧被上推，但在所插入的基准部件55的一面55a与负荷传感器20的受压部21抵接的位置停止。这成为初始状态，弹性部件40的压靠力作为初始负荷Fa被赋予至负荷传感器20。
图12的(a)及(b)是表示其他的构成例(其六)的示意图。
在图12所示的负荷传感器单元1G中，与负荷传感器单元1F同样地基准部件55能够插入到外壳50。在负荷传感器单元1G中，通过锥形部件59能够调整基准部件55的第1方向D1的位置。
图12的(a)中示出了将锥形部件59一直插入到第1位置PS1为止的状态。在将基准部件55插入到外壳50的插入孔57的状态下，将锥形部件59以与基准部件55的前端侧重叠的方式向插入孔57插入。操作部10及连结部30被按入的量，通过基准部件55及锥形部件59的第1位置处的与插入孔57重叠的部分处的厚度的合计来决定。
图12的(b)中示出了将锥形部件59一直插入到第2位置PS2为止的状态。在将锥形部件59一直插入到比第1位置更靠里为止的第2位置，与第1位置相比的操作部10及连结部30的按入量变多。这样，根据将锥形部件59插入的量，操作部10及连结部30的按入量变化，根据该按入量来决定弹性部件40的压靠力，因此能够调整初始负荷Fa。
图13是表示其他的构成例(其七)的示意图。
在图13所示的负荷传感器单元1H中，在连结部30的连接部33设置有凸缘部335，并以弹性部件40即螺旋弹簧的前端侧抵接于该凸缘部335的方式设置。
在该负荷传感器单元1H中，基于弹性部件40的初始负荷Fa经由凸缘部335而被赋予至连结部30。凸缘部335被设置于连结部30的连接部33的中途，因此在第1方向D1上连结部30与弹性部件40的彼此的一部分重叠。因此，能够使将连结部30与弹性部件40加在一起后的全长，比将连结部30的长度(第1方向D1的长度)与弹性部件40的长度(第1方向D1的长度)加在一起后的长度短，能够使负荷传感器单元1H的第1方向D1的尺寸紧凑。
上述说明的本实施方式的负荷传感器单元1、1B～1H，能够应用于检测基于使用者的负荷的各种输入装置。作为输入装置，列举出笔式输入装置(所谓的手写笔)、触摸面板(具备检测对面板施加的负荷的功能的触摸面板)、机械臂、游戏机控制器、鼠标、便携终端等。
如以上说明那样，根据本实施方式，能够提供即使是简单的构成也能够防止由过负荷引起的负荷传感器20的破损，能够充分发挥负荷传感器20的检测精度的负荷传感器单元1、1B～1H及输入装置。
另外，在上述对本实施方式进行了说明，但本发明并不限定于这些例子。例如，作为弹性部件40对螺旋弹簧的例子进行了说明，但也可以是螺旋弹簧以外的形状的弹簧、使用了树脂、液体、气体等的弹性体等。另外，针对前述的各实施方式，本领域技术人员适当进行了构成要素的追加、删除、设计变更后的方式、将各实施方式的特征适当组合后的方式，只要具备本发明的宗旨，就被包含于本发明的范围。
符号说明
1、1B～1H…负荷传感器单元
10…操作部
20…负荷传感器
21…受压部
30…连结部
31…一端部
32…另一端部
33…连接部
35…反转机构
40…弹性部件
50…外壳
55…基准部件
55a…一面
55b…另一面
57…插入孔
59…锥形部件
60…调整机构
331…第1连接部
332…第2连接部
333…旋转部件
335…凸缘部
D1…第1方向
D2…第2方向
Fa…初始负荷
Fb…操作负荷
G…间隙
R1…仿真结果
R2…仿真结果
S1…检测区域
S2…过负荷区域
S3…限制区域
SG…信号

Claims (11)

1.一种负荷传感器单元，具备：
操作部，被设置为在第1方向上能够进退；
负荷传感器，具有受压部，输出与由上述受压部受到的上述第1方向的负荷对应的信号；
连结部，具有一端部和另一端部，上述一端部与上述操作部连结，上述另一端部使上述受压部动作，该连结部被设置为能够与上述操作部连动地在上述第1方向进退；以及
弹性部件，对上述连结部的上述另一端部赋予压靠力，经由上述另一端部对上述受压部赋予初始负荷。
2.如权利要求1所述的负荷传感器单元，
还具备外壳，
上述操作部、上述负荷传感器、上述连结部及上述弹性部件在上述外壳内在上述第1方向上并排配置。
3.如权利要求1或2所述的负荷传感器单元，
上述弹性部件被设置于上述另一端部中的与上述一端部相反一侧。
4.如权利要求1或2所述的负荷传感器单元，
上述弹性部件设置于上述一端部与上述另一端部之间。
5.如权利要求2至4中任一项所述的负荷传感器单元，
上述外壳是筒式的。
6.如权利要求1至5中任一项所述的负荷传感器单元，
上述弹性部件是螺旋弹簧，
该负荷传感器单元还具备调整基于上述螺旋弹簧的上述初始负荷的调整机构。
7.如权利要求1至6中任一项所述的负荷传感器单元，
上述连结部具有设置于上述一端部与上述另一端部之间的连接部，
上述一端部、上述另一端部及上述连接部被设为一体。
8.如权利要求1至7中任一项所述的负荷传感器单元，还具备：
基准部件，具有一面和另一面，在上述一面上安装有上述负荷传感器，上述另一面成为上述操作部的移动的阻挡面。
9.如权利要求1所述的负荷传感器单元，
上述操作部及上述负荷传感器在与上述第1方向正交的第2方向上并列设置。
10.一种输入装置，
使用了权利要求1至9中任一项所述的负荷传感器单元。
11.如权利要求10所述的输入装置，
具备笔式的壳体，
在上述壳体内收纳有上述负荷传感器单元。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3933365B1 (en) * 2020-07-02 2023-03-01 TE Connectivity Solutions GmbH Force sensor assembly and a method for measuring a force

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3940637A (en) * 1973-10-15 1976-02-24 Toray Industries, Inc. Polymeric piezoelectric key actuated device
WO1995011500A1 (en) * 1993-10-18 1995-04-27 Summagraphics Corporation Pressure sensitive stylus having resiliently compressible tip element
EP0727756A1 (en) * 1995-02-20 1996-08-21 Wacom Co., Ltd. Pressure sensitive arrangement and stylus pen
JP3050535U (ja) * 1998-01-14 1998-07-21 株式会社千代田製作所 筆圧矯正具
JPH1139087A (ja) * 1997-07-18 1999-02-12 Sharp Corp 手書き入力装置
CN101145087A (zh) * 2007-05-11 2008-03-19 盛大计算机（上海）有限公司 手写笔、手写输入系统、手写遥控器系统及手写输入方法
CN204833187U (zh) * 2015-07-20 2015-12-02 南安市腾龙专利应用服务有限公司 一种手写笔
CN105159478A (zh) * 2015-07-02 2015-12-16 深圳市绘王动漫科技有限公司 笔形人机输入装置
CN105474138A (zh) * 2013-05-20 2016-04-06 微软技术许可有限责任公司 手写笔的压阻式传感器
CN205692135U (zh) * 2016-05-25 2016-11-16 广州视睿电子科技有限公司 加强笔头及压感笔
CN205788112U (zh) * 2016-03-15 2016-12-07 深圳市华鼎星科技有限公司 一种可变电容式压力传感器和真笔迹触控笔

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5981883A (en) * 1992-07-08 1999-11-09 Lci Technology Group, N.V. Systems for imaging written information
US7657128B2 (en) * 2000-05-23 2010-02-02 Silverbrook Research Pty Ltd Optical force sensor
US7928967B2 (en) * 2005-08-19 2011-04-19 Silverbrook Research Pty Ltd Force sensor with angled coupling
US20100021022A1 (en) * 2008-02-25 2010-01-28 Arkady Pittel Electronic Handwriting
CN103299257B (zh) 2011-01-12 2016-08-17 阿尔卑斯电气株式会社 按压式输入装置
JP2014044180A (ja) 2012-08-29 2014-03-13 Hitachi Automotive Systems Ltd 歪みセンサモジュール
US9513721B2 (en) * 2013-09-12 2016-12-06 Microsoft Technology Licensing, Llc Pressure sensitive stylus for a digitizer
CN108279806B (zh) * 2013-11-08 2020-09-04 禾瑞亚科技股份有限公司 判断发信器受力的方法、触控处理装置与触控系统
JP6159874B2 (ja) * 2014-03-28 2017-07-05 ニューコムテクノ株式会社 電子ペン
TWI525482B (zh) * 2014-05-16 2016-03-11 昆盈企業股份有限公司 具有壓力感測器保護結構之筆頭組件
US9239639B1 (en) * 2014-06-24 2016-01-19 Amazon Technologies, Inc. Protecting stylus force sensor from excess force
US20180238749A1 (en) 2015-01-13 2018-08-23 Hokuriku Electric Industry Co., Ltd. Force sensor unit
US10506470B2 (en) 2015-06-09 2019-12-10 Sony Corporation Control device, base station, terminal device, and control method
DE202016103403U1 (de) * 2016-06-28 2017-09-29 Stabilo International Gmbh Federnder Batteriekontakt mit Sensorschutz
WO2018173420A1 (ja) * 2017-03-24 2018-09-27 株式会社ワコム 電子ペン

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3940637A (en) * 1973-10-15 1976-02-24 Toray Industries, Inc. Polymeric piezoelectric key actuated device
WO1995011500A1 (en) * 1993-10-18 1995-04-27 Summagraphics Corporation Pressure sensitive stylus having resiliently compressible tip element
EP0727756A1 (en) * 1995-02-20 1996-08-21 Wacom Co., Ltd. Pressure sensitive arrangement and stylus pen
JPH1139087A (ja) * 1997-07-18 1999-02-12 Sharp Corp 手書き入力装置
JP3050535U (ja) * 1998-01-14 1998-07-21 株式会社千代田製作所 筆圧矯正具
CN101145087A (zh) * 2007-05-11 2008-03-19 盛大计算机（上海）有限公司 手写笔、手写输入系统、手写遥控器系统及手写输入方法
CN105474138A (zh) * 2013-05-20 2016-04-06 微软技术许可有限责任公司 手写笔的压阻式传感器
CN105159478A (zh) * 2015-07-02 2015-12-16 深圳市绘王动漫科技有限公司 笔形人机输入装置
CN204833187U (zh) * 2015-07-20 2015-12-02 南安市腾龙专利应用服务有限公司 一种手写笔
CN205788112U (zh) * 2016-03-15 2016-12-07 深圳市华鼎星科技有限公司 一种可变电容式压力传感器和真笔迹触控笔
CN205692135U (zh) * 2016-05-25 2016-11-16 广州视睿电子科技有限公司 加强笔头及压感笔

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