CN111103074B - 压敏传感器以及机械手 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了能够实现高负载下的测定的再现性的提高的压敏传感器以及机械手。压敏传感器具有：第一电极；第二电极；以及导电性树脂，位于所述第一电极与所述第二电极之间，所述导电性树脂具备：第一区域；以及第二区域，在所述第一电极和所述第二电极排列的方向上的厚度与所述第一区域不同，所述第二区域包围所述第一区域。另外，所述第二区域的所述厚度比所述第一区域的所述厚度厚。另外，在从所述第一电极和所述第二电极排列的方向俯视时，所述第一电极的中心位于所述第一区域内。

Description

压敏传感器以及机械手
技术领域
本发明涉及压敏传感器以及机械手。
背景技术
专利文献1所记载的压敏传感器具有基板、配置于基板的上表面的压敏电阻体以及配置于压敏电阻体的上表面的电极基盘。在此，以能够跨越较广的负载范围进行检测为目的，压敏电阻体的厚度不同的区域被配置为条纹状或者格子状。然而，在专利文献1的压敏传感器中，其构造上难以实现高负载下的测定的再现性的提高。
专利文献1：日本特开2017-96658号公报
发明内容
本发明的压敏传感器的特征在于，所述压敏传感器具有：第一电极；第二电极；以及导电性树脂，位于所述第一电极与所述第二电极之间，所述导电性树脂具备：第一区域；以及第二区域，在所述第一电极和所述第二电极排列的方向上的厚度与所述第一区域不同，所述第二区域包围所述第一区域。
本发明的机械手的特征在于，具有：第一电极；第二电极；以及导电性树脂，位于所述第一电极与所述第二电极之间，所述导电性树脂具备：第一区域；以及第二区域，在所述第一电极和所述第二电极排列的方向上的厚度与所述第一区域不同，所述第二区域包围所述第一区域。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的压敏传感器的剖视图。
图2是图1所示的压敏传感器的俯视图。
图3是表示本发明的第二实施方式所涉及的压敏传感器的俯视图。
图4是表示本发明的第三实施方式所涉及的压敏传感器的俯视图。
图5是表示本发明的第四实施方式所涉及的机械手的俯视图。
图6是图5所示的机械手所具有的指部的剖视图。
图7是配置于图6所示的指部的压敏传感器的剖视图。
图8是用于说明压敏传感器检测负载的结构的剖视图。
图9是用于说明压敏传感器检测负载的结构的剖视图。
图10是表示负载与电阻值变化率的关系的图表。
图11是表示负载与电阻值变化率的关系的图表。
图12是表示负载与电阻值变化率的关系的图表。
图13是表示电阻值相对于受到的负载的偏差的图表。
图14是表示电阻值相对于受到的负载的偏差的图表。
附图标记说明
1...压敏传感器；10...层叠体；11...第一电极；12...第二电极；13...导电性树脂；131...树脂；132...碳纳米管；133...第一区域；133a...上表面；133b...下表面；134...第二区域；134a...上表面；134b...下表面；134d...贯通孔；14...第一支撑板；15...第二支撑板；16...第一基板；17...第二基板；18...加压部；19...粘结剂；2...机械手；30...基座；31、32...滑块；4...指部；41...固定部；411...基部；412...应力传递部；413...位移部；414...连接部；42...爪部；421...基部；5...指部；52...爪部；6...马达；7...马达；180...螺钉；A1、A2、B1、B2...箭头；G...空隙；N...负载；S...间隙；SG...滑动导向件；d1...分离距离；d2...分离距离；t1、t2...厚度。
具体实施方式
以下，基于附图所示的优选的实施方式，详细地说明本发明的压敏传感器以及机械手。
第一实施方式
图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的压敏传感器的剖视图。图2是图1所示的压敏传感器的俯视图。此外，以下，为了方便说明，也将图1中的上侧称作“上”，将下侧称作“下”。另外，也将第一电极11与第二电极12排列的方向称作“厚度方向”，将沿厚度方向的各部分的长度称作“厚度”。
图1所示的压敏传感器1具有：第一电极11；第二电极12，配置为与第一电极11对置；片状的导电性树脂13，配置于第一电极11与第二电极12之间；第一支撑板14，支撑第一电极11；以及第二支撑板15，支撑第二电极12。在这样的结构的压敏传感器1中，当通过与物体的接触而对压敏传感器1施加有沿其厚度方向的负载N时，第一电极、第二电极11、12与导电性树脂13之间的接触面积发生变化，与此相伴地，第一电极11与第二电极12之间的电阻值发生变化。因此，压敏传感器1能够基于第一电极11与第二电极12之间的电阻值变化，检测受到的负载。以下，依次说明压敏传感器1的各部分。
导电性树脂13是树脂混合物，由包括作为基座的绝缘性的树脂131与作为导电性材料的碳纳米管132的压敏导电性树脂构成。即，导电性树脂13是树脂131和碳纳米管132的混合物，通过在树脂131中混炼碳纳米管132而形成。采用这样的结构，能够容易地将导电性树脂13成形为片状，能够实现压敏传感器1的轻薄化以及轻型化。此外，导电性树脂13例如能够通过喷射成型、挤压成形等来制造。
通过将碳纳米管132用作导电性材料，导电性树脂13的体积电阻率难以受到温度的影响，能够减少基于温度变化的测定值的变动。因此，例如，无需过度的温度修正就能够精度良好地检测受到的负载。另外，通过将碳纳米管132用作导电性材料，例如，与将碳用作导电性材料的情况相比，能够以较少的含有量充分地降低导电性树脂13的电阻值(第一电极11与第二电极12之间的电阻)。因此，能够抑制碳纳米管132的含有量，使得与树脂131的混炼变得容易。不过，作为导电性材料，并未被特别限定，例如，也能够使用碳、各种金属材料等。
作为导电性树脂13中的碳纳米管132的含有量，并无特别限定，但是例如优选为2wt％以上30wt％以下，更加优选为10wt％以上30wt％以下，进一步优选为20wt％以上25wt％以下。由此，能够对导电性树脂13赋予适度的导电性。进而，能够充分地抑制碳纳米管132的含有量，能够抑制导电性树脂13的机械强度的降低。
另外，作为碳纳米管132的直径，并无特别限定，但是例如优选为100nm以上200nm以下，更加优选为130nm以上160nm以下。另外，作为碳纳米管132的长度，并无特别限定，但是例如优选为2μm以上10μm以下，更加优选为3μm以上8μm以下。采用这样的大小的直径以及长度，能够防止碳纳米管彼此的凝集，能够获得稳定的电阻值。因此，能够更高精度地检测施加于压敏传感器1的负载。此外，所述“直径”是导电性树脂13中所含有的多个碳纳米管132的平均直径，所述“长度”是导电性树脂13中所含有的多个碳纳米管132的平均长度。
另外，作为树脂131，并无特别限定，但是例如，负载挠曲温度优选为100℃以上。此外，负载挠曲温度是指在赋予了规定的负载的状态下升高试料的温度而使挠曲的大小形成为一定的值的温度，该温度越高，意味着具有越高的耐热性。另外，负载挠曲温度能够通过以JIS 7191为基准的试验方法来测定。由此，能够抑制高温环境下的导电性树脂13的弹性的降低，即使在高温环境下，压敏传感器1也能够发挥与常温环境下、低温环境下相同的检测精度。
另外，作为树脂131，并无特别限定，但是例如优选杨氏模量为1GPa以上，更加优选1.5GPa以上，进一步优选为2GPa以上。由此，由于形成为更硬的导电性树脂13，因此能够提高压敏传感器1的机械强度。另外，导电性树脂13的经时的变形、弹性减弱被抑制，能够抑制经时的检测特性的降低、变动。
另外，作为树脂131，并无特别限定，但是优选热塑性树脂。由此，由于树脂131与碳纳米管132的混炼变得容易，分散性也变好，因此导电性树脂13的制造变得容易。作为热塑性树脂，并未被特别限定，例如，列举有ABS树脂、PP(聚丙烯)、PE(聚乙烯)、PS(聚苯乙烯)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、PET(聚对苯二甲酸乙酯)、PPE(聚磷酸酯)、PA(聚酰胺)、PC(聚碳酸酯)、POM(聚甲醛)、PBT(聚对苯二甲酸丁二酯)、PPS(聚苯硫醚)、PEEK(聚醚醚酮)等，能够混合使用这些中的一种或者两种以上。
在这些之中，树脂131优选包含PC(聚碳酸酯)。通过使树脂131包含PC而使得该树脂131低价、易于处理，且树脂131与碳纳米管132的混炼也变得容易。另外，易于使导电性树脂13变硬。因此，每单位面积的允许负载增大，能够提高压敏传感器1的机械强度，并且也能够较广地确保可测定范围。另外，导电性树脂13的经时的变形、弹性减弱被抑制，能够抑制经时的检测特性的降低、变动。此外，作为树脂131中的PC的含有量，并无特别限定，但是例如优选为50wt％以上，更加优选为75wt％以上，进一步优选为95wt％以上。由此，能够更加显著地发挥上述效果。
另外，作为导电性树脂13的杨氏模量，并无特别限定，但是例如优选为树脂131的杨氏模量的1.5倍以上2倍以下。具体地说，作为导电性树脂13的杨氏模量，例如，优选为4GPa以上6GPa以下。由此，导电性树脂13充分变硬，能够检测至更高负载。另外，能够抑制导电性树脂13过度变硬，能够有效地抑制在低负载时检测特性降低这一情况。
以上那样的结构的导电性树脂13具有：第一区域133，位于中央部；以及第二区域134，配置于第一区域133的周围，包围第一区域133的整周。另外，如图2所示，第一区域133的轮廓形成为圆形。这样，通过将第一区域133的轮廓设为圆形而易于遍及第一区域133的整个区域地施加负载，因此能够在导电性树脂13整体更高精度地检测受到的负载。此外“圆形”意味着，除了与正圆一致的情况以外，还具有在制造上可能产生的较小的误差等，包括从正圆稍微走形的圆形、长圆、椭圆等。
另外，如图1所示，当将第一区域133的平均厚度设为t1，将第二区域134的平均厚度设为t2时，t1与t2不同，在本实施方式中，形成为t1＜t2的关系。由于在这样的结构中，在实质上不受到负载的自然状态、受到较小的负载的状态、即低负载状态下，在第一区域133与第一电极、第二电极11、12之间存在有间隙S，因此它们的接触面积几乎不发生变化，主要是第二区域134与第一电极、第二电极11、12的接触面积发生变化。与此相对地，在受到较大的负载的状态下，第一区域133与第一电极、第二电极11、12之间之间隙S消失或者变小，第一区域133、第二区域134与第一电极、第二电极11、12的接触面积发生变化。这样，伴随着负载的增加，从第二区域134与第一电极、第二电极11、12的接触面积发生变化的状态(第一状态)朝向第一区域133、第二区域134与第一电极、第二电极11、12的接触面积发生变化的状态(第二状态)转移，从而尤其能够较大地确保第二状态下的电阻值变化率。因此，能够获得高负载侧的测量范围变广，即使在高负载侧也能够精度良好地检测负载，并且检测的再现性提高了的压敏传感器1。此外，在低负载状态下，第一区域133既可以不与第一电极、第二电极11、12接触，也可以基于其表面粗糙度等使一部分与第一电极、第二电极11、12接触。
尤其是在本实施方式中，由于满足t1＜t2的关系，位于外侧的第二区域134比位于内侧的第一区域133厚，因此易于遍及导电性树脂13的整个区域来施加负载。因此，能够更加显著地发挥上述效果。不过并不局限于此，例如，也可以满足t1＞t2的关系。即使满足这样的关系，也与t1＜t2的情况相同，获得通过设为t1≠t2而发挥的上述效果。
另外，第一区域133与第二区域134独立地形成。即，分别形成第二区域134与第一区域133，通过将第一区域133插入形成于第二区域134的中央的贯通孔134d而形成导电性树脂13。这样，通过独立地形成第一区域133与第二区域134而容易地制造导电性树脂13。不过并不局限于此，例如，也可以一体地形成第一区域133与第二区域134。
此外，第一区域133以及第二区域134既可以各自由相同的材料构成，也可以由不同的材料构成，但是优选由相同的材料构成。由此，导电性树脂13的制造变得更加容易且低价。另外，在本实施方式中，贯通孔134d的内径与第一区域133的外径大致一致，第一区域133的外周面与贯通孔134d的内周面相接触，但是并不局限于此，第一区域133的外径也可以比贯通孔134d的内径小，第一区域133的外周面也可以与贯通孔134d的内周面分离。
另外，作为第一区域133以及第二区域134的表面粗糙度Ra，各自并无特别限定，但是例如优选为5μm以下，更加优选为3μm以下，进一步优选为2μm以下。通过设为这样的大小的表面粗糙度Ra，能够在自然状态下使第一区域133、第二区域134与第一电极、第二电极11、12适度地接触，例如，能够与负载的增加一并地顺畅地增加它们的接触面积。因此，能够获得具有更广的检测范围和更高的检测精度的压敏传感器1。另外，通过喷射成型、挤压成形等来制造第一区域133、第二区域134，从而能够容易地实现这样的大小的表面粗糙度Ra。此外，在第一区域133与第二区域134中，表面粗糙度Ra既可以相同，也可以不同。另外，在上表面133a、134a与下表面133b、134b，表面粗糙度Ra既可以相同，也可以不同。
另外，第一区域133的上表面133a位于比第二区域134的上表面134a靠下侧处，第一区域133的下表面133b位于比第二区域134的下表面134b靠上侧处。即，在上表面133a、134a之间形成有台阶，在下表面133b、134b之间也形成有台阶。尤其是在本实施方式中，第一区域133的厚度方向上的中心与第二区域134的厚度方向上的中心位于同一面上，上表面133a、134a的平均分离距离d1与下表面133b、134b的平均分离距离d2相等。即，满足d1≈d2的关系，尤其满足d1＝d2的关系。由此，压敏传感器1形成为上下对称的形状，能够抑制检测特性因配置的朝向而不同的情况。即，即使将第一支撑板14侧朝向对象物的表侧配置、且将第二支撑板15朝向对象物的表侧配置，也能够发挥相同的检测特性。在此，所述“相等”意味着包括d1与d2之差在±5％以内的情况。
不过，并不局限于此，既可以是d1＜d2，也可以是d1＞d2。在d1＜d2的情况下，例如，既可以在上表面133a、134a之间形成有台阶，上表面133a、134a也可以形成为共面。同样地，在d1＞d2的情况下，例如，既可以在下表面133b、134b之间形成有台阶，下表面133b、134b也可以形成为共面。即使采用这样的结构，也能够发挥与本实施方式相同的效果。
作为平均分离距离d1、d2，并无特别限定，但是优选比第一区域133、第二区域134的表面粗糙度Ra大。具体地说，如上所述，若表面粗糙度Ra为5μm以下，则优选为d1、d2≥7μm，更加优选为d1、d2≥10μm。由此，能够抑制在第一区域133与第二区域134之间形成的台阶混入第一区域133、第二区域134的表面的凹凸而导致在自然状态下第一区域133与第一电极、第二电极11、12的表面过度地接触。因此，能够更加可靠地实现高负载侧的测量范围较广，即使在高负载侧也能够精度良好地检测负载，并且能够提高检测的再现性的压敏传感器1。在此，平均分离距离d1、d2能够通过(t2-t1)/2来计算。
另外，作为第一区域133以及第二区域134的平均厚度，各自并无特别限定，但是例如优选为50μm以上200μm以下，更加优选为80μm以上120μm以下，进一步优选为90μm以上110μm以下。由此，能够充分地发挥其功能，且形成为足够薄的导电性树脂13。因此，能够一边维持压敏传感器1的检测特性，一边实现压敏传感器1的小型化。此外，厚度t1、t2各自能够使用例如株式会社三丰制“塞尺：No547-401(千分表应用测定器)”而设为以探子：
Figure BDA0002248375360000081
平、测定力：3.5N以下进行测定时的厚度。
另外，第一区域133、第二区域134各自优选占有被第一电极11与第二电极12夹着的区域中的10％以上，更加优选占有20％以上，进一步优选占有30％以上。即，在从厚度方向俯视时，在被第一电极11与第二电极12夹着的区域中所占有的第一区域133的面积与第二区域134的面积之比优选为10：90～90：10之间，更加优选为20：80～80：20之间，进一步优选为30：70～70：30之间。由此，能够抑制第一区域133、第二区域134中的任一者的面积过度地变小，能够更加显著地发挥上述效果。
以上，说明了导电性树脂13。在本实施方式中，如上所述，导电性树脂13构成为具有第一区域133和配置于其周围的第二区域134，但是并不局限于此，例如，还可以具有配置于第二区域134的周围的第三区域、配置于第三区域的周围的第四区域或者在此之上的区域。另外，在本实方式中，在第一区域133与第二区域134之间形成的台阶沿厚度方向垂直地峭立，但是作为台阶并不局限于此，例如，也可以相对于厚度方向倾斜。换言之，导电性树脂13也可以在第二区域134与第一区域133之间具有厚度从第二区域134朝向第一区域133逐渐减少的锥部。
另外，第一电极11以及第二电极12以在其两者之间夹入导电性树脂13的方式配置为沿图1中的上下方向分离。在本实施方式中，在导电性树脂13的上表面侧配置有第一电极11，在下表面侧配置有第二电极12。由于通过设为这样的配置，能够彼此不妨碍地配置第一电极、第二电极11、12，因此提高了第一电极、第二电极11、12的配置的自由度。另外，能够分别将第一电极、第二电极11、12形成得更大。另外，由于在导电性树脂13的厚度方向上流动有电流，因此电流路线稳定，能够更高精度地检测负载。
另外，第一电极11不与导电性树脂13的上表面接合地与其接触，第二电极12不与导电性树脂13的下表面接合地与其接触。这样，通过使第一电极11以及第二电极12不与导电性树脂13的主面接合，第一电极、第二电极11、12与导电性树脂13的接触电阻易于根据负载而发生变化。
另外，第一电极、第二电极11、12各自的轮廓为圆形，在从厚度方向俯视时，被配置为与导电性树脂13的第一区域133同心。即，在从厚度方向俯视时，第一电极、第二电极11、12的中心位于第一区域133的内侧。由此，能够将导电性树脂13无偏离地配置在第一电极、第二电极11、12之间。因此，与负载的增加相伴的从第一状态朝向第二状态的转移变得更加顺畅，形成为具有更加优异的检测精度的压敏传感器1。不过，并不局限于此，在从厚度方向俯视时，第一电极、第二电极11、12的中心也可以位于第一区域133的外侧。另外，第一电极、第二电极11、12的轮廓也可以不是圆形。另外，第一电极、第二电极11、12的轮廓既可以彼此相同，也可以不同。
作为第一电极11以及第二电极12的构成材料，只要具有导电性，则并未被特别限定，例如，列举有镍(Ni)、钴(Co)、金(Au)、白金(Pt)、银(Ag)、铜(Cu)、锰(Mn)、铝(Al)、镁(Mg)、钛(Ti)、钨(W)等各种金属、或者包含这些中的至少一种的合金等，也可以组合(例如设为层叠构造)使用这些中的一种或者两种以上。
另外，如图1所示，第一支撑板14位于第一电极11的上表面侧。然后，在第一支撑板14的下表面设有第一电极11，第一支撑板14所具有的未图示的布线与第一电极11电连接。由此，能够简单地抽出第一电极11。不过，也可以省略第一支撑板14。
同样地，第二支撑板15位于第二电极12的下表面侧。然后，在第二支撑板15的上表面设有第二电极12，第二支撑板15所具有的未图示的布线与第二电极12电连接。由此，能够简单地抽出第二电极12。不过，也可以省略第二支撑板15。
作为这样的第一支撑板14以及第二支撑板15，各自并未被特别限定，例如，能够使用挠性印刷布线基板、刚性印刷布线基板等各种印刷基板。在本实施方式中，第一支撑板14以及第二支撑板15各自由挠性印刷布线基板构成，彼此的外缘部经由粘结剂19接合。由此，在第一支撑板14与第二支撑板15之间夹入导电性树脂13，抑制压敏传感器1的分解。
以上，简单地说明了压敏传感器1。如上所述，这样的压敏传感器1具有：第一电极11；第二电极12；以及导电性树脂13，位于第一电极11与第二电极12之间。另外，导电性树脂13具备：第一区域133；以及第二区域134，第一电极11与第二电极12排列的方向、即图1中的上下方向上的厚度与第一区域133不同。即，第一区域133的厚度t1与第二区域134的厚度t2不同。然后，第二区域134包围第一区域133。通过设为这样的结构，如上所述，由于伴随着负载的增加而从第二区域134与第一电极、第二电极11、12的接触面积发生变化的第一状态朝向第一区域133、第二区域134与第一电极、第二电极11、12的接触面积发生变化的第二状态转移，因此尤其能够较大地确保第二状态下的电阻值变化率。因此，能够获得高负载侧的测量范围变广，即使在高负载侧也能够精度良好地检测负载，并且检测的再现性提高了的压敏传感器1。
另外，如上所述，第二区域134的厚度t2比第一区域133的厚度t1厚。即，满足t2＞t1的关系。由此，由于位于外侧的第二区域134比位于内侧的第一区域133厚，因此易于遍及导电性树脂13的整个区域来施加负载。
另外，如上所述，在第一电极11与第二电极12排列的方向上，即，在从厚度方向俯视时，第一电极11的中心位于第一区域133内。同样地，在从厚度方向俯视时，第二电极12的中心位于第一区域133内。由此，能够将导电性树脂13无偏离地配置在第一电极、第二电极11、12之间。因此，与负载的增加相伴的从第一状态朝向第二状态的转移变得更加顺畅，形成为具有更加优异的检测精度的压敏传感器1。
另外，如上所述，导电性树脂13包括碳纳米管132。由此，导电性树脂13的体积电阻率难以受到温度的影响，能够减少测定值因温度变化而变动的情况。因此，例如，无需过度的温度修正，也能够精度良好地检测受到的负载。
另外，如上所述，第一区域133与第二区域134独立地构成。这样，通过独立地形成第一区域133与第二区域134而易于制造导电性树脂13。
另外，如上所述，在从第一电极11与第二电极12排列的方向俯视时，第一区域133的轮廓为圆形。这样，通过将第一区域133的轮廓设为圆形，易于遍及第一区域133的整个区域地施加负载。因此，与负载的增加相伴的从第一状态朝向第二状态的转移变得更加顺畅，形成为具有更加优异的检测精度的压敏传感器1。
另外，如上所述，第一区域133的厚度t1与第二区域134的厚度t2之差比第一区域133的表面粗糙度Ra以及第二区域134的表面粗糙度Ra大。另外，在第一区域133与第二区域134的主面彼此之间形成的台阶比第一区域133的表面粗糙度Ra以及第二区域134的表面粗糙度Ra大。即，上表面133a、134a的平均分离距离d1比上表面133a、134a的表面粗糙度Ra大，下表面133b、134b的平均分离距离d2比下表面133b、134b的表面粗糙度Ra大。由此，能够抑制在第一区域133与第二区域134之间形成的台阶混入第一区域133、第二区域134的表面的凹凸而导致在自然状态下第一区域133与第一电极、第二电极11、12的表面过度地接触的情况。因此，能够更加可靠地实现高负载侧的测量范围较广，即使在高负载侧，也能够精度良好地检测负载，并且能够提高检测的再现性的压敏传感器1。
第二实施方式
图3是表示本发明的第二实施方式所涉及的压敏传感器的俯视图。
本实施方式所涉及的压敏传感器1除了主要在导电性树脂13的第一区域133的结构上不同以外，均与上述第一实施方式的压敏传感器1相同。在以下的说明中，关于第二实施方式的压敏传感器1，以与上述第一实施方式的不同点为中心来进行说明，关于相同的事项省略其说明。另外，在图3中，对于与上述第一实施方式相同的结构，标注同一附图标记。
如图3所示，在从厚度方向俯视时，第一区域133的轮廓形成为正四边形(正方形)。即，在从第一电极11与第二电极12排列的方向俯视时，第一区域133的轮廓是正多边形。即使设为这样的形状，也与上述第一实施方式相同，易于遍及第一区域133的整个区域地施加负载。因此，与负载的增加相伴的从第一状态朝向第二状态的转移变得更加顺畅，形成为具有更加优异的检测精度的压敏传感器1。此外，第一区域133的轮廓只要是正多边形，则并不局限于正四边形，也可以是正三角形、正五角形、正六角形等。另外，所述“正多边形”意味着除了与正多边形一致以外，例如，还包括因在制造上可能产生的误差而从正多边形稍微走形的形状。
即使通过以上那样的第二实施方式，也能够发挥与上述第一实施方式相同的效果。
第三实施方式
图4是表示本发明的第三实施方式所涉及的压敏传感器的俯视图。
本实施方式所涉及的压敏传感器1除了主要在导电性树脂13的第二区域134的结构上不同以外，均与上述第一实施方式的压敏传感器1相同。在以下的说明中，关于第三实施方式的压敏传感器1，以与上述第一实施方式的不同点为中心进行说明，关于相同的事项省略其说明。另外，在图4中，对于与上述第一实施方式相同的结构，标注同一附图标记。
如图4所示，第二区域134沿第一区域133的周向配置有三个。另外，三个第二区域134各自沿第一区域133的周向等间隔地配置，且相互分离。这样，即使在第一区域133的周围配置多个第二区域134，换言之，即使将第二区域134构成为包围第一区域133的周围的一部分，也与上述第一实施方式相同，能够获得高负载侧的测量范围变广，即使在高负载侧也能够精度良好地检测负载，并且检测的再现性提高了的压敏传感器1。
此外，作为配置于第一区域133的周围的第二区域134的数量，只要是三个以上，则并未被特别限定，例如，既可以是四个，也可以五个，也可以是六个。另外，在本实施方式中，三个第二区域134形成为相互相同的形状，但是并不局限于此，至少一个第二区域134的形状也可以与其它第二区域134不同。另外，在本实施方式中，三个第二区域134相互等间隔地配置，但是并不局限于此，也可以配置为不规则。
即使采用以上这样的第三实施方式，也能够发挥与上述第一实施方式相同的效果。
第四实施方式
图5是表示本发明的第四实施方式所涉及的机械手的俯视图。图6是图5所示的机械手所具有的指部的剖视图。图7是配置于图6所示的指部的压敏传感器的剖视图。图8以及图9分别是用于说明压敏传感器检测负载的结构的剖视图。
图5所示的机械手2例如是在装配于机器人等的状态下被使用且能够从两侧夹着并把持对象物的机械手。机械手2具有：基座30；一对滑块31、32，被支撑为能够相对于基座30滑动；指部4、5，固定于滑块31、32；以及马达6、7，使滑块31、32滑动。
滑块31、32各自经由滑动导向件SG被基座30支撑，形成为能够相对于基座30沿图中的箭头方向滑动。另外，在滑块31连接有马达6，滑块31通过马达6的驱动而滑动。同样地，在滑块32连接有马达7，滑块32通过马达7的驱动而滑动。作为马达6、7，并未被特别限定，例如，能够使用压电马达。这样，通过马达6、7而使滑块31、32移动，从而能够通过指部4、5把持对象物、或者放开把持的对象物。
以下，说明指部4、5，但是由于指部4、5为彼此相同的结构，因此以下以指部4为代表进行说明，省略指部5的说明。如图6所示，指部4具有固定于滑块31的固定部41和固定于固定部41的爪部42。另外，固定部41具有螺接固定于滑块31的基部411和与基部411连接的应力传递部412。另外，应力传递部412具有与基部411隔开空隙地对置配置的位移部413和连接位移部413的一端部与基部411的连接部414。当对位移部413施加应力时，位移部413以连接部414为支点相对于基部411位移。此外，固定部41与滑块31的固定方法并不局限于螺接固定。
爪部42被螺接固定于位移部413，朝向指部5侧倾斜地延伸。另外，爪部42具有与基部411隔开空隙G地对置的基部421。然后，在基部411与基部421之间配置有压敏传感器1。此外，爪部42与位移部413的固定方法并不局限于螺接固定。
如图7所示，压敏传感器1具有：第一基板16；第二基板17，与第一基板16对置配置，兼作基部411；片状的导电性树脂13，配置于第一基板16与第二基板17之间；第一电极11，配置于第一基板16与导电性树脂13之间；第一支撑板14，位于第一基板16与第一电极11之间；第二电极12，配置于第二基板17与导电性树脂13之间；第二支撑板15，位于第二基板17与第二电极12之间；以及加压部18，对第一电极11、导电性树脂13以及第二电极12的层叠体、即层叠体10加压。
加压部18具有一枚螺钉180，螺钉180与爪部42的基部421螺合，通过拧紧螺钉180而在螺钉180的顶端部按压第一基板16，由此，对层叠体10加压。采用这样的结构，通过调整螺钉180的拧入量，能够简单地调整朝向层叠体10的加压的大小。
采用这样的结构，例如，在进行通过爪部42、52的顶端来按压对象物这样的动作的情况下等，如图8所示，当对爪部42施加有箭头A1的应力时，位移部413以连接部414为支点如箭头A2所示那样位移。因此，基部411与基部421之间的空隙G的间隙变广，与此相伴地，施加于导电性树脂13的力减少。另一方面，例如，在进行通过爪部42、52把持对象物的动作的情况下等，如图9所示，当对爪部42施加有箭头B1的应力时，位移部413以连接部414为支点如箭头B2所示那样位移。因此，基部411与基部421之间的空隙G的间隙缩小，与此相伴地，施加于导电性树脂13的力增大。因而，采用这样的结构，例如，能够辨别通过以爪部42、52的顶端按压对象物的动作而施加的力和通过以爪部42、52把持对象物的动作而施加的力，并且能够精度良好地检测这些力。
如上所述，机械手2具有压敏传感器1。即，机械手2具有第一电极11、第二电极12、以及位于第一电极11与第二电极12之间的导电性树脂13。另外，导电性树脂13具备：第一区域133；以及第二区域134，第一电极11与第二电极12排列的方向上的厚度与第一区域133互不相同。即，第一区域133的厚度t1与第二区域134的厚度t2不同。然后，第二区域134包围第一区域133。采用这样的结构，如上所述，由于伴随着负载的增加而从第二区域134与第一电极、第二电极11、12的接触面积发生变化的第一状态朝向第一区域133、第二区域134与第一电极、第二电极11、12的接触面积发生变化的第二状态转移，因此尤其能够较大地确保第二状态下的电阻值变化率。因此，能够获得高负载侧的测量范围变宽，即使在高负载侧也能够精度良好地检测负载，并且检测的再现性提高了的机械手2。
此外，作为机械手2的结构，并无特别限定。例如，在本实施方式的机械手2中，具有两个指部4、5，但是作为指部的数量并不局限于此，既可以是一根，也可以是三根以上。另外，在本实施方式的机械手2中，指部4、5各自具有压敏传感器1，但是并不局限于此，也可以省略任意一方。即，在具有多个指部的情况下，至少在一个指部配置有压敏传感器1即可。另外，在本实施方式的机械手2中，在指部4、5配置有压敏传感器1，但是作为压敏传感器1的配置并不局限于此，例如，也可以配置于基座30。
以上，基于图示的实施方式说明了本发明的压敏传感器以及机械手，但是本发明并不局限于此，能够将各部的结构置换为具有同样的功能的任意的结构。另外，也可以在本发明中附加其它任意的构成物。另外，也可以适当地组合各实施方式。
实施例
首先，如下所述地获得比较例以及实施例1～3的压敏传感器。
比较例
将厚度100μm的导电性树脂夹入第一电极、第二电极而获得压敏传感器。
实施例1
将具有厚度100μm的第二区域和厚度90μm的第一区域的导电性树脂夹入第一电极、第二电极而获得压敏传感器。此外，第一区域是圆形，其直径是7mm。另外，第一电极、第二电极各自是与第一区域同心地配置的圆形。
实施例2
除了第一区域的直径是8mm以外，均与上述实施例1相同。
实施例3
除了第一区域的直径是9mm以外，均与上述实施例1相同。
然后，对于这些比较例以及实施例1～3，测定负载与第一电极、第二电极间的电阻值变化率的关系，在图10以及下述的表1中示出该结果。此外，电阻变化率被定义为当负载形成为10倍时电阻值发生变化的比例，能够根据近似的乘方函数使用以下的公式来计算。即，当将第一电极、第二电极间的电阻值设为R，将负载设为F时，近似的乘方函数R能够由R＝aFb(不过，a、b是常量)表示，电阻变化率c能够由c＝10b-1表示。如根据同图以及同表所明确的那样，实施例1～3中的任意一者与比较例相比，电阻值变化率都足够地大。因此明确了如下内容：如上所述，与以往相比，能够获得高负载侧的测量范围变广，即使在高负载侧也能够精度良好地检测负载，并且检测的再现性提高了的压敏传感器。
[表1]
第一区域的直径 电阻变化率
比较例 - -73.4％
实施例1 Φ7mm -88.6％
实施例2 Φ8mm -88.5％
实施例3 Φ9mm -88.8％
接下来，如下所述地获得实施例4～7的压敏传感器。
实施例4
将具有厚度105μm的第二区域和厚度90μm的第一区域的导电性树脂夹入第一电极、第二电极而获得压敏传感器。此外，第一区域是圆形，其直径是7mm。另外，第一电极、第二电极各自是与第一区域同心地配置的圆形。
实施例5
除了第一区域的厚度是95μm以外，均与上述实施例4相同。
实施例6
除了第一区域的厚度是100μm以外，均与上述实施例4相同。
实施例7
除了第一区域的厚度是110μm以外，均与上述实施例4相同。
然后，关于比较例以及实施例4～7，测定负载与电阻值变化率的关系，在图11以及下述的表2中示出该结果。如根据同图以及同表所明确的那样，实施例4～7中的任意一者与比较例相比，电阻值变化率都足够地大。因此明确了如下内容：如上所述，与以往相比，能够获得高负载侧的测量范围变广，即使在高负载侧也能够精度良好地检测负载，并且检测的再现性提高了的压敏传感器。此外，在实施例4～6中，第一区域比第二区域薄，与此相对地，在实施例7中，第一区域比第二区域厚。当比较这些时，实施例4～6与实施例7相比，电阻值变化率更大。因此，明确了如下内容：通过如上述结构那样使第一区域比第二区域薄，能够更加显著地得到上述效果。
[表2]
第一区域的厚度t1 电阻变化率
比较例 - -73.4％
实施例4 90μm -89.4％
实施例5 95μm -91.9％
实施例6 100μm -92.4％
实施例7 110μm -88.2％
接下来，如下所述地获得实施例8～10的压敏传感器。
实施例8
将具有厚度100μm的第二区域和厚度90μm的第一区域的导电性树脂夹入第一电极、第二电极而获得压敏传感器。此外，第一区域是正四边形(正方形)，其一边的长度是6mm。另外，第一电极、第二电极各自是与第一区域同心地配置的正四边形，其一边的长度是9mm。
实施例9
除了第一区域的一边的长度是7mm以外，均与上述实施例8相同。
实施例10
除了第一区域的一边的长度是8mm以外，均与上述实施例8相同。
然后，关于比较例、实施例8～10，测定负载与电阻值变化率的关系，在图12以及下述的表3中示出该结果。如根据同图以及同表所明确的那样，实施例8～10中的任一者与比较例相比，电阻值变化率都足够地大。因此明确了如下内容：如上所述，与以往相比，能够获得高负载侧的测量范围变广，即使在高负载侧也能够精度良好地检测负载，并且检测的再现性提高了的压敏传感器。另外，明确了如下内容：即使将第一区域的轮廓设为正多边形，也能够获得与圆形的情况相同的效果。
[表3]
第一区域的一片的长度 电阻变化率
比较例 - -73.4％
实施例8 6mm -91.5％
实施例9 7mm -91.1％
实施例10 8mm -86.9％
接下来，如以下这样，关于比较例以及实施例5，测定电阻值相对于受到的负载的偏差，在图13、图14以及下述的表4中示出该结果。在图13、图14中，表示测定了10次电阻值的结果，在表4中示出负载为20N时的最大偏差。此外，图13是实施例5的结果，图14是比较例的结果。如根据同图以及同表所明确的那样，实施例5与比较例相比，电阻值的偏差变得足够地小。因此明确了如下内容：如上所述，与以往相比，能够获得检测的再现性提高了的压敏传感器。
[表4]
电阻值偏差
比较例 14.2％
实施例5 7.6％

Claims (10)

1.一种压敏传感器，其特征在于，具有：
第一支撑板；
与所述第一支撑板的下表面接合的第二支撑板；
设置在所述第一支撑板的下表面的第一电极；
设置在所述第二支撑板的上表面的第二电极；以及
导电性树脂，位于所述第一电极与所述第二电极之间，
所述导电性树脂具备：
第一区域；以及
第二区域，在所述第一电极和所述第二电极排列的方向上的厚度与所述第一区域不同，
所述第二区域包围所述第一区域，
所述第一电极不与所述导电性树脂接合而接触，所述第二电极不与所述导电性树脂接合而接触。
2.根据权利要求1所述的压敏传感器，其特征在于，
所述第二区域的所述厚度比所述第一区域的所述厚度厚。
3.根据权利要求1或2所述的压敏传感器，其特征在于，
在从所述第一电极和所述第二电极排列的方向俯视时，所述第一电极的中心位于所述第一区域内。
4.根据权利要求1所述的压敏传感器，其特征在于，
所述导电性树脂包括碳纳米管。
5.根据权利要求1所述的压敏传感器，其特征在于，
所述第一区域和所述第二区域独立地构成。
6.根据权利要求1所述的压敏传感器，其特征在于，
在从所述第一电极和所述第二电极排列的方向俯视时，所述第一区域的轮廓是圆形。
7.根据权利要求1所述的压敏传感器，其特征在于，
在从所述第一电极和所述第二电极排列的方向俯视时，所述第一区域的轮廓是正多边形。
8.根据权利要求1所述的压敏传感器，其特征在于，
沿所述第一区域的周向相互分离地配置有三个以上的所述第二区域。
9.根据权利要求1所述的压敏传感器，其特征在于，
所述第一区域的厚度与所述第二区域的厚度之差比所述第一区域的表面粗糙度以及所述第二区域的表面粗糙度大。
10.一种机械手，其特征在于，具有：
第一支撑板；
与所述第一支撑板的下表面接合的第二支撑板；
设置在所述第一支撑板的下表面的第一电极；
设置在所述第二支撑板的上表面的第二电极；以及
导电性树脂，位于所述第一电极与所述第二电极之间，
所述导电性树脂具备：
第一区域；以及
第二区域，在所述第一电极和所述第二电极排列的方向上的厚度与所述第一区域不同，
所述第二区域包围所述第一区域，
所述第一电极不与所述导电性树脂接合而接触，所述第二电极不与所述导电性树脂接合而接触。
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