CN118176409A - 载荷传感器 - Google Patents

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CN118176409A CN202280072767.8A CN202280072767A CN118176409A CN 118176409 A CN118176409 A CN 118176409A CN 202280072767 A CN202280072767 A CN 202280072767A CN 118176409 A CN118176409 A CN 118176409A
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古屋博之
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森浦祐太
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Abstract

载荷传感器(1)具备:板状的第一基座构件(11),具有弹性;板状的第二基座构件(21),与第一基座构件(11)对置配置;导电弹性体(13),形成于第一基座构件(11)的对置面;线状的导电构件(41),配置于第一基座构件(11)与第二基座构件(21)之间;电介质(42),形成于导电构件(41)的外周;以及导电体(22),沿导电构件(41)形成于第二基座构件(21)。

Description

载荷传感器
技术领域
本发明涉及基于静电电容的变化来检测从外部赋予的载荷的载荷传感器。
背景技术
载荷传感器在工业设备、机器人以及车辆等领域中被广泛利用。近年来,随着计算机的控制技术的发展以及设计性的提高,正在进行多彩地使用人型的机器人以及汽车的内饰件等那样的自由曲面的电子设备的开发。相应地,要求在各自由曲面上装配高性能的载荷传感器。
在以下的专利文献1中记载了具备介电层和配置于介电层的表背方向两侧的多个电极单元的静电电容型传感器。在该静电电容型传感器中,电极单元具有:具有贯通孔的绝缘层;配置于绝缘层的表背方向的一面的电极层;以及配置于绝缘层的表背方向的另一面且经由贯通孔与电极层导通的跨接布线层。在表侧电极层与背侧电极层重叠的部分设定有多个检测部(元件部)。基于按每个元件部取得的静电电容,测定施加于元件部的载荷。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2017/022258号
发明内容
-发明所要解决的课题-
在上述专利文献1那样的载荷传感器中,若使手指等具备静电电容分量的物体从外部接近元件部,则物体的静电电容分量成为噪声。在这种情况下,无法适当地检测所取得的元件部的静电电容值,无法高精度地检测载荷。
鉴于该课题,本发明的目的在于提供即使静电电容分量接近也能够高精度地检测载荷的载荷传感器。
-用于解决课题的手段-
本发明的主要方式涉及载荷传感器。本方式所涉及的载荷传感器具备:板状的第一基座构件,具有弹性;板状的第二基座构件,与所述第一基座构件对置配置;导电弹性体,形成于所述第一基座构件的对置面;线状的导电构件,配置于所述第一基座构件与所述第二基座构件之间;电介质,形成于所述导电构件的外周;以及导电体,沿所述导电构件形成于所述第二基座构件。
根据本方式所涉及的载荷传感器,导电构件被导电弹性体和导电体夹持,因此导电构件被导电弹性体以及导电体从两侧电屏蔽。由此,即使静电电容分量接近载荷传感器,也能够抑制元件部的静电电容值意外地变动。因此,能够高精度地检测载荷。
-发明效果-
如上所述,根据本发明,能够提供即使静电电容分量接近也能够高精度地检测载荷的载荷传感器。
本发明的效果或意义通过以下所示的实施方式的说明进一步明确。但是,以下所示的实施方式只不过是实施本发明时的一个例示,本发明不受以下的实施方式所记载的内容的任何限制。
附图说明
图1的(a)是示意性地表示实施方式1所涉及的第一基座构件和形成于第一基座构件的对置面的端子部的立体图。图1的(b)是示意性地表示实施方式1所涉及的在图1的(a)的构造体配置有导电弹性体的状态的立体图。
图2的(a)是示意性地表示实施方式1所涉及的第二基座构件和形成于第二基座构件的对置面的导电体、布线、端子部以及连接器的立体图。图2的(b)是示意性地表示实施方式1所涉及的在图2的(a)的构造体设置有绝缘膜的状态的立体图。
图3的(a)是示意性地表示实施方式1所涉及的在图2的(b)的构造体配置有导体线的状态的立体图。图3的(b)是示意性地表示实施方式1所涉及的在图3的(a)的构造体设置有图1的(b)的构造体的状态的立体图。
图4是示意性地表示实施方式1所涉及的在孔的中心以与Y-Z平面平行的平面切断时的载荷传感器的截面的图。
图5的(a)、(b)为示意性地表示实施方式1所涉及的、在元件部的Y轴方向的中央位置以与Y-Z平面平行的面进行了切断时的元件部的截面的图。
图6是示意性地表示实施方式1所涉及的向Z轴负方向观察的情况下的载荷传感器的各部分的配置的俯视图。
图7是表示实施方式1所涉及的各部的电位的一例的示意图。
图8的(a)是示意性地表示实施方式1的变更例所涉及的第二基座构件和形成于第二基座构件的下表面的导电体、布线、端子部以及连接器的立体图。图8的(b)是示意性地表示实施方式1的变更例所涉及的、在孔的中心以与Y-Z平面平行的平面切断时的载荷传感器的截面的图。
图9的(a)是示意性地表示实施方式2所涉及的第一基座构件和形成于第一基座构件的对置面的端子部的立体图。图9的(b)是示意性地表示实施方式2所涉及的在图9的(a)的构造体配置有导电弹性体的状态的立体图。
图10的(a)是示意性地表示实施方式2所涉及的第二基座构件和形成于第二基座构件的对置面的导电体、端子部、布线以及连接器的立体图。图10的(b)是示意性地表示实施方式2所涉及的在图10的(a)的构造体设置有绝缘膜的状态的立体图。
图11的(a)是示意性地表示实施方式2所涉及的在图10的(b)的构造体配置有导体线的状态的立体图。图11的(b)是示意性地表示实施方式2所涉及的在图11的(a)的构造体设置有图9的(b)的构造体的状态的立体图。
图12是示意性地表示实施方式2所涉及的在孔的中心以与X-Z平面平行的平面切断时的载荷传感器的截面的图。
图13是示意性地表示实施方式2所涉及的向Z轴负方向观察的情况下的载荷传感器的各部分的配置的俯视图。
图14是表示实施方式2所涉及的各部分的电位的一例的示意图。
图15的(a)是示意性地表示实施方式2的变更例所涉及的第二基座构件和形成于第二基座构件的下表面的导电体、端子部、布线以及连接器的立体图。图15的(b)是示意性地表示实施方式2的本变更例所涉及的、在孔的中心以与X-Z平面平行的平面切断时的载荷传感器的截面的图。
但是,附图仅用于说明,并不限定本发明的范围。
具体实施方式
本发明所涉及的载荷传感器能够应用于根据所赋予的载荷进行处理的管理系统、电子设备的载荷传感器。
作为管理系统,例如可举出库存管理系统、驾驶员监控系统、指导管理系统、安全管理系统、护理/育儿管理系统等。
在库存管理系统中,例如,通过设置于库存架的载荷传感器检测装载的库存的载荷,检测存在于库存架的商品的种类和商品的数量。由此,在店铺、工厂、仓库等中,能够高效地管理库存,并且能够实现节省人化。此外,通过设置于冰箱内的负荷传感器,检测冰箱内的食品的负荷,检测冰箱内的食品的种类和食品的数、量。由此,能够自动地提出使用了冰箱内的食品的菜单。
在驾驶员监视系统中,例如通过设置于转向装置的载荷传感器来监视驾驶员对转向装置的载荷分布(例如,把持力、把持位置、踏力)。此外,通过设置于车载座椅的载荷传感器,监视就座状态下的驾驶员对车载座椅的载荷分布(例如,重心位置)。由此,能够反馈驾驶员的运转状态(睡意、心理状态等)。
在指导管理系统中,例如通过设置于鞋的底部的载荷传感器来监测脚底的载荷分布。由此,能够向适当的步行状态、行驶状态矫正或者引导。
在安全管理系统中,例如,在人通过设置于地面的载荷传感器时,检测载荷分布,检测体重、步幅、通过速度以及鞋底图案等。由此,通过将这些检测信息与数据进行比较,能够确定通过的人物。
在护理/育儿管理系统中,例如通过设置于寝具、马桶座的载荷传感器来监视人体对寝具以及马桶座的载荷分布。由此,在寝具、便座的位置,能够推定人想要采取怎样的行动,防止跌倒、滚落。
作为电子设备,例如可举出车载设备(汽车导航系统、音响设备等)、家电设备(电锅、IH烹调加热器等)、智能手机、电子纸、电子书阅读器、PC键盘、游戏控制器、智能手表、无线耳机、触摸面板、电子笔、电筒、发光的衣服、乐器等。在电子设备中,在受理来自用户的输入的输入部设置有载荷传感器。
以下的实施方式中的载荷传感器是在上述那样的管理系统、电子设备的载荷传感器中典型地设置的静电电容型载荷传感器。这样的载荷传感器有时也被称为“静电电容型压敏传感器元件”、“电容性压力检测传感器元件”、“压敏开关元件”等。此外,以下的实施方式中的载荷传感器与外部的检测电路连接,由载荷传感器以及检测电路构成载荷检测装置。以下的实施方式是本发明的一个实施方式,本发明不受以下的实施方式的任何限制。
以下,参照附图对本发明的实施方式进行说明。为了方便,在各图中附记相互正交的X、Y、Z轴。Z轴方向是载荷传感器1的高度方向。
<实施方式1>
图1的(a)是示意性地表示第一基座构件11和形成于第一基座构件11的对置面11a(Z轴负侧的面)的导电部12的立体图。
第一基座构件11是具有弹性的绝缘性的构件。第一基座构件11是在Z轴正侧以及Z轴负侧具有平坦的平面的板状的构件。第一基座构件11的Z轴正侧以及Z轴负侧的平面与X-Y平面平行。在本实施方式中,第一基座构件11的厚度为0.5mm。第一基座构件11的弹性模量例如为0.01MPa~10MPa左右,更详细而言,为1MPa~5MPa左右。
第一基座构件11由非导电性的树脂材料或者非导电性的橡胶材料构成。用于第一基座构件11的树脂材料例如是从由苯乙烯系树脂、硅酮系树脂(例如聚二甲聚硅氧烷(PDMS)等)、丙烯酸系树脂、轮烷系树脂以及聚氨酯系树脂等构成的群中选择的至少一种树脂材料。用于第一基座构件11的橡胶材料例如是从由硅酮橡胶、异戊二烯橡胶、丁二烯橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶、聚异丁烯、乙丙橡胶、氯磺化聚乙烯、丙烯酸橡胶、氟橡胶、表氯醇橡胶、聚氨酯橡胶和天然橡胶等构成的群中选择的至少1种橡胶材料。
导电部12形成于第一基座构件11的对置面11a。在此,三个导电部12配置于第一基座构件11的对置面11a,以使得沿X轴方向延伸。三个导电部12以给定的间隙在Y轴方向上排列形成。导电部12由电阻比后述的导电弹性体13低的材料构成。导电部12的厚度小于后述的导电弹性体13的厚度。此外,导电部12的Y轴方向的宽度小于后述的导电弹性体13的宽度。
另外,也可以省略导电部12。但是,相对于后述的导电弹性体13(参照图1的(b))设置导电部12,与仅导电弹性体13的导电率相比,能够提高由导电弹性体13以及导电部12构成的构造体的导电率。
图1的(b)是示意性地表示在图1的(a)的构造体配置有导电弹性体13的状态的立体图。
导电弹性体13形成于第一基座构件11的对置面11a,以使得覆盖导电部12。导电弹性体13形成于对置面11a,以使得导电部12定位于X轴方向上的导电弹性体13的大致中间位置。在此,三个导电弹性体13配置于第一基座构件11的对置面11a,以使得沿X轴方向延伸。三个导电弹性体13以给定的间隙在Y轴方向上排列形成。
导电弹性体13是具有弹性的导电性的构件。导电部12和形成为覆盖该导电部12的导电弹性体13是电连接的状态。导电部12以及导电弹性体13由树脂材料和分散在其中的导电性填料、或者橡胶材料和分散在其中的导电性填料构成。
导电部12以及导电弹性体13中使用的树脂材料与上述的第一基座构件11中使用的树脂材料相同,例如是从由苯乙烯系树脂、硅酮系树脂(聚二甲聚硅氧烷(例如PDMS)等)、丙烯酸系树脂、轮烷系树脂以及聚氨酯系树脂等构成的群中选择的至少一种树脂材料。导电部12以及导电弹性体13所使用的橡胶材料与上述的第一基座构件11所使用的橡胶材料相同,例如是从由硅酮橡胶、异戊二烯橡胶、丁二烯橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶、聚异丁烯、乙丙橡胶、氯磺化聚乙烯、丙烯酸橡胶、氟橡胶、表氯醇橡胶、聚氨酯橡胶和天然橡胶等构成的群中选择的至少1种橡胶材料。
构成导电部12以及导电弹性体13的导电性填料例如是选自由Au(金)、Ag(银)、Cu(铜)、C(碳)、ZnO(氧化锌)、In2O3(氧化铟(III))、以及SnO2(氧化锡(IV))等金属材料、PEDOT:PSS(即,由聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)和聚苯乙烯磺酸(PSS)构成的复合物)等导电性高分子材料、金属涂层有机物纤维、金属线(纤维状态)等导电性纤维构成的群中的至少一种材料。
在实施方式1中,构成导电部12的导电性填料为Ag(银),构成导电弹性体13的导电性填料为C(碳)。由此,导电部12的导电率比导电弹性体13的导电率高。一般而言,导电率高的材料昂贵,但根据该结构,能够节约导电率高的导电部12,因此能够将导电部12的成本抑制得低。此外,一般而言,若弹性体包含导电率高的材料,则弹性模量高(弹性体自身变硬),但根据该结构,后述的导电构件41(参照图5的(a)、(b))的位置处的导电部12的Y轴方向的宽度小,因此能够将由导电部12以及导电弹性体13构成的构造体的弹性模量维持得低。因此,能够根据载荷使静电电容顺畅地变化。
在实施方式1中,导电弹性体13的弹性模量设定为与第一基座构件11的弹性模量相同的程度。此外,导电部12包含Ag(银)作为导电性填料,因此导电部12的弹性模量比导电弹性体13的弹性模量稍高,例如为几MPa以上或者几十MPa以上。
导电部12以及导电弹性体13通过丝网印刷、凹版印刷、柔版印刷、胶版印刷以及凹版胶印印刷等印刷方法而形成于第一基座构件11的对置面11a。如图1的(a)所示,导电弹性体13在形成导电部12之后,如图1的(b)所示,以与导电部12重叠地形成。根据这些印刷方法,能够在第一基座构件11的对置面11a以0.001mm~0.5mm左右的厚度形成导电部12以及导电弹性体13。但是,导电部12以及导电弹性体13的形成方法不限于上述印刷方法。
图2的(a)是示意性地表示第二基座构件21和形成于第二基座构件21的对置面21a(Z轴正侧的面)的导电体22、布线23、端子部24以及连接器25的立体图。
第二基座构件21是绝缘性的构件。第二基座构件21是在Z轴正侧以及Z轴负侧具有平坦的平面的板状的构件,第二基座构件21的Z轴正侧以及Z轴负侧的平面与X-Y平面平行。如后所述,第二基座构件21与第一基座构件11对置配置。在实施方式1中,第二基座构件21的厚度为0.1mm。第二基座构件21的刚性高,第二基座构件21的弹性模量为30MPa以上。
第二基座构件21由非导电性的树脂材料构成。用于第二基座构件21的树脂材料例如是选自由聚氨酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚碳酸酯以及聚酰亚胺等构成的群中的至少一种树脂材料。
导电体22、布线23以及端子部24形成于第二基座构件21的对置面21a。在此,在Y轴方向上延伸的六个导电体22在X轴方向上具有给定的间隙地排列,由相邻的两个导电体22构成的组(一对导电体22)在X轴方向上排列有三个。布线23从一对导电体22中的X轴负侧的导电体22的Y轴负侧的端部朝向第二基座构件21的Y轴负侧的边延伸。相邻的一对导电体22在Y轴方向的给定位置连结,端子部24从该连结位置向X轴正方向突出。相对于一对导电体22配置有一个端子部24。三个端子部24分别配置在与图1的(b)所示的三个导电弹性体13对置的位置。
一对导电体22、与该一对导电体22连接的布线23、从该一对导电体22突出的端子部24一体地形成,是电连接的状态。导电体22、布线23以及端子部24由彼此相同的材料构成,与上述的导电部12相同,由树脂材料和分散于其中的导电性填料、或者橡胶材料和分散于其中的导电性填料构成。在实施方式1中,构成导电体22、布线23以及端子部24的导电性填料是Ag(银)。在实施方式1中,导电体22、布线23以及端子部24的弹性模量与图1的(a)所示的导电部12的弹性模量大致相同。
导电体22、布线23以及端子部24通过丝网印刷、凹版印刷、柔版印刷、胶版印刷以及凹版胶印印刷等印刷方法形成于第二基座构件21的对置面21a。根据这些印刷方法,能够在第二基座构件21的对置面21a以0.001mm~0.5mm左右的厚度形成各部分。但是,各部分的形成方法不限于上述印刷方法。
在第二基座构件21形成有导电体22、布线23以及端子部24之后,连接器25设置于第二基座构件21的Y轴负侧的边,以使得与三个布线23连接。连接器25是用于将布线23与外部电路连接的连接器。
图2的(b)是示意性地表示在图2的(a)的构造体设置有绝缘膜31的状态的立体图。
绝缘膜31是绝缘性的构件。绝缘膜31是片状的构件,与X-Y平面平行。在本实施方式中,绝缘膜31的厚度为0.03mm。绝缘膜31的弹性模量为30MPa以上。
绝缘膜31由非导电性的树脂材料构成。用于绝缘膜31的树脂材料例如是选自由聚氨酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚碳酸酯以及聚酰亚胺等构成的群中的至少一种树脂材料。
在绝缘膜31,在与图2的(a)的端子部24的X轴正方向的端部(后述的对置部24a)对应的位置,形成有上下贯通绝缘膜31的孔31a。如后所述,孔31a用于使导电弹性体13与端子部24接合。
图3的(a)是示意性地表示在图2的(b)的构造体配置有导体线40的状态的立体图。
导体线40与绝缘膜31的上表面重叠配置。在此,沿Y轴方向延伸的六个导体线40在X轴方向上具有给定的间隙地排列,由相邻的两个导体线40构成的组(一对导体线40)在X轴方向上排列有三个。在俯视时,六个导体线40配置在与图2的(a)所示的六个导电体22相同的位置。成对的两个导体线40在后级的外部的检测电路中相互连接。另外,成对的导体线40也可以在Y轴正侧的端部连接。
导体线40由线状的导电构件41和形成于该导电构件41的表面的电介质42构成。关于导体线40的结构,随后参照图5的(a)、(b)进行说明。
在如图3的(a)那样配置了导体线40之后,各导体线40以能够在导体线40的延伸方向(Y轴方向)上移动地用丝线设置于第二基座构件21。另外,用于设置导体线40的丝线不限于设置于第二基座构件21,也可以设置于第一基座构件11。
图3的(b)是示意性地表示在图3的(a)的构造体设置有图1的(b)的构造体的状态的立体图。
从图3的(a)的构造体的上方(Z轴正侧)将图1的(b)的构造体表背反转地覆盖。由此,导体线40与配置于第一基座构件11的导电弹性体13接触。
之后,丝线51经由孔31a缝合于第一基座构件11的上表面11b以及第二基座构件21的下表面21b。此时,在孔31a的上方定位有导电弹性体13,在孔31a的下方定位有端子部24。因此,通过将丝线51缝合于上表面11b以及下表面21b,使导电弹性体13与导电体22的端子部24压接,电连接。丝线51由化学纤维、天然纤维或者它们的混合纤维等构成。实施方式1的丝线51由非导电性的材料构成。
图4是示意性地表示在孔31a的中心以与Y-Z平面平行的平面切断时的载荷传感器1的截面的图。
通过图4所示的虚线的范围内的丝线51、第一基座构件11、导电部12、导电弹性体13、孔31a、端子部24以及第二基座构件21,构成用于将导电弹性体13与导电体22电连接的连接构造C1。
导电弹性体13的对置部13a定位于孔31a的上方,端子部24的对置部24a定位于孔31a的下方。即,对置部13a和对置部24a经由孔31a在上下方向(Z轴方向)上对置。如上所述,当丝线51经由孔31a缝合于第一基座构件11以及第二基座构件21时,使对置部13a和对置部24a压接,电连接。
返回图3的(b),之后,第一基座构件11的外周通过丝线与第二基座构件21连接,由此第一基座构件11固定于第二基座构件21。这样,如图3的(b)所示,完成载荷传感器1。
载荷传感器1在第一基座构件11朝向上侧(Z轴正侧)、第二基座构件21朝向下侧(Z轴负侧)的状态下使用。在这种情况下,第一基座构件11的上表面11b成为被赋予载荷的面。
在此,在载荷传感器1形成有俯视时排列成矩阵状的多个元件部A1。在载荷传感器1形成有沿X轴方向以及Y轴方向排列的共计九个元件部A1。一个元件部A1相当于包括导电弹性体13与配置于该导电弹性体13的下方的一对导体线40的交点的区域。即,一个元件部A1包括该交点附近的第一基座构件11、导电部12、导电弹性体13、导体线40以及第二基座构件21。若载荷传感器1的下表面(第二基座构件21的下表面21b)设置于给定的设置面,对构成元件部A1的载荷传感器1的上表面(第一基座构件11的上表面11b)赋予载荷,则导电弹性体13与导体线40内的导电构件之间的静电电容发生变化,基于该静电电容检测载荷。
图5的(a)、(b)是示意性地表示在元件部A1的Y轴方向的中央位置以与Y-Z平面平行的面切断时的元件部A1的截面的图。
图5的(a)表示未施加载荷的状态,图5的(b)表示施加载荷的状态。在图5的(a)、(b)中,第二基座构件21的Z轴负侧的下表面21b设置于设置面。
如图5的(a)、(b)所示,导体线40由导电构件41和形成于导电构件41的电介质42构成。电介质42形成于导电构件41的外周,覆盖导电构件41的表面。
导电构件41是具有线状的形状的构件。导电构件41例如由导电性的金属材料构成。此外,导电构件41可以由由玻璃构成的芯线以及形成于其表面的导电层构成,也可以通过由树脂构成的芯线以及形成于其表面的导电层等构成。例如,作为导电构件41,使用铝(Al)、钛(Ti)、钽(Ta)、铌(Nb)、锆(Zr)、铪(Hf)等阀作用金属、钨(W)、钼(Mo)、铜(Cu)、镍(Ni)、银(Ag)、金(Au)等。
电介质42具有绝缘性,例如由树脂材料、陶瓷材料、金属氧化物材料等构成。电介质42可以是选自由聚丙烯树脂、聚酯树脂(例如,聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂)、聚酰亚胺树脂、聚苯硫醚树脂、聚乙烯醇缩甲醛树脂、聚氨酯树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、聚酰胺树脂等构成的群中的至少一种树脂材料,也可以是选自由Al2O3以及Ta2O5等构成的群中的至少一种金属氧化物材料。
如图5的(a)所示,在未对元件部A1施加载荷的情况下,施加于导电弹性体13与导体线40之间的力、以及施加于绝缘膜31与导体线40之间的力大致为零。从该状态起,如图5的(b)所示,当对元件部A1的上表面11b向下方向施加载荷时,导电弹性体13、导电部12以及第一基座构件11通过导体线40而变形。
如图5的(b)所示,当施加载荷时,导体线40靠近导电弹性体13以使得被导电弹性体13包围,导体线40与导电弹性体13之间的接触面积增加。由此,导电构件41与导电弹性体13之间的静电电容发生变化。然后,通过在外部电路中测定反映了元件部A1中的静电电容的变化的电位,从而计算施加于元件部A1的载荷。
图6是示意性地表示沿Z轴负方向观察的情况下的载荷传感器1的各部分的配置的俯视图。
在图6中,为了方便,排列示出由第一基座构件11以及导电弹性体13构成的层、由导体线40构成的层、由绝缘膜31构成的层、由第二基座构件21、导电体22以及端子部24构成的层。导电弹性体13图示为透过了第一基座构件11的状态。
如上所述,在载荷传感器1的计测区域形成有排列成矩阵状的九个元件部A1。九个元件部A1对应于导电弹性体13与一对导体线40相交的九个位置。以下,将这九个元件部A1设为A11、A12、A13、A21、A22、A23、A31、A32、A33。
与元件部A11~A13对应的导电弹性体13经由X轴负侧的孔31a与连接于X轴负侧的一对导电体22的端子部24连接。相同地,与元件部A21~A23对应的导电弹性体13经由中央的孔31a与连接于中央的一对导电体22的端子部24连接。与元件部A31~A33对应的导电弹性体13经由X轴正侧的孔31a与连接于X轴正侧的一对导电体22的端子部24连接。外部电路以给定的时间间隔依次变更作为载荷的检测对象的元件部。
图7是表示元件部A22为载荷的检测对象的情况下的各部分的电位的示意图。以下,作为一例,对在从第一基座构件11的上表面11b(参照图3的(b))对元件部A22赋予了载荷的情况下检测赋予元件部A22的载荷的步骤进行处理。
外部电路将与元件部A22对应的中央的导电弹性体13接地,对与元件部A22对应的一对导体线40内的导电构件41赋予固定电压(Vcc)。具体而言,外部电路通过将中央的一对导电体22接地,从而将中央的导电弹性体13接地。此外,外部电路对中央的一对导体线40内的导电构件41赋予固定电压(Vcc)。由此,中央的导电弹性体13的电位成为接地电位(GND),中央的一对导体线40内的导电构件41的电位V1根据与元件部A22的静电电容相应的时间常数而逐渐上升。
进而,外部电路将检测对象的元件部A22以外的导电弹性体13以及导电构件41的电位设定为与对应于元件部A22的中央的一对导电构件41相同的电位V1。具体而言,外部电路通过对X轴正侧以及X轴负侧的一对导电体22设定电位V1,从而对Y轴正侧以及Y轴负侧的导电弹性体13设定电位V1。此外,外部电路对X轴正侧以及X轴负侧的一对导体线40内的导电构件41设定电位V1。
外部电路在从赋予固定电压(Vcc)起经过了给定时间的定时,计测中央的一对导电构件41(与检测对象的元件部A22对应的导电构件41)的电位V1。外部电路基于计测出的电位V1来计算元件部A22的静电电容。然后,外部电路基于计算出的静电电容,取得对元件部A22赋予的载荷。
在此,在由导体线40构成的层的Z轴负侧(下侧)未配置由上述那样的导电体22构成的层的情况(比较例)下,若静电电容分量从导体线40的下侧接近,则由于来自外部的静电电容分量的影响,时间常数从本来的值变化,在电位V1的变化中产生误差。由此,静电电容的检测精度降低。与此相对,在实施方式1中,在由导体线40构成的层的Z轴负侧(下侧)配置由上述那样的导电体22构成的层,在导电体22设定电位V1或者接地电位(GND)。由此,导体线40的下侧被导电体22电屏蔽。因此,即使静电电容分量从导体线40的下侧接近,也能够抑制电位V1的变化产生误差。由此,静电电容的检测精度维持得较高。
此外,在实施方式1中,在由导体线40构成的层的Z轴正侧(上侧)配置由上述那样的导电弹性体13构成的层,在导电弹性体13设定电位V1或者接地电位(GND)。由此,导体线40的上侧被导电弹性体13电屏蔽。因此,即使静电电容分量从导电弹性体13的上侧接近,也能够抑制电位V1的变化产生误差。由此,静电电容的检测精度维持得较高。
此外,在实施方式1中,导电体22在导电构件41的正下方(Z轴负方向)沿导体线40在Y轴方向上连续地配置。进而,一个导电体22的X轴方向的宽度比一根导体线40的X轴方向的宽度长。例如,相对于一根导体线40的X轴方向的宽度为0.06mm~1mm,一个导电体22的X轴方向的宽度为1mm~2mm。具体而言,相对于一根导体线40的X轴方向的宽度为0.6mm左右,一个导电体22的X轴方向的宽度为1.2mm左右。这样,导电体22被配置为在宽度方向上覆盖导体线40,因此导体线40被导电体22从位于下侧的外部的静电电容分量可靠地屏蔽。
<实施方式1的效果>
根据实施方式1,起到以下的效果。
导电弹性体13形成于第一基座构件11的对置面11a,线状的导电构件41配置于第一基座构件11与第二基座构件21之间,导电体22沿导电构件41形成于第二基座构件21。根据该结构,导电构件41被导电弹性体13和导电体22夹持,因此导电构件41被导电弹性体13以及导电体22从两侧电屏蔽。由此,即使静电电容分量接近载荷传感器1,也能够抑制元件部A1的静电电容值意外地变动。因此,能够高精度地检测载荷。
如图2的(a)所示,导电体22形成于第二基座构件21的对置面21a。根据该结构,能够将导电体22接近导电弹性体13来配置。由此,能够对导电体22可靠地屏蔽从第二基座构件21侧接近的静电电容分量。
如图2的(b)所示,绝缘膜31配置在第二基座构件21与导电构件4I之间。由此,导电构件41与导电体22可靠地绝缘。因此,能够适当且稳定地检测赋予元件部A1的载荷。
如图4所示,载荷传感器1具备将导电弹性体13与导电体22电连接的连接构造C1。由此,与对导电弹性体13以及导电体22分别进行电压控制的情况相比,能够使用导电弹性体13和导电体22中的任意一方(在实施方式1中为导电体22),进行针对导电弹性体13和导电体22双方的电压控制。因此,能够简化载荷传感器1的结构。
第二基座构件21的弹性模量比第一基座构件11的弹性模量高。在实施方式1中,第二基座构件21的弹性模量为30MPa以上。
在此,将第一基座构件11的弹性模量设定得较低,并且将第一基座构件11的厚度设定得较小,以对元件部A1适当地赋予载荷。如上所述,第一基座构件11的弹性模量例如设定为0.01MPa~10MPa左右,厚度例如设定为0.5mm左右。这样,在第一基座构件11柔软且薄的情况下,难以将用于对导电弹性体13施加电压的布线从第一基座构件11直接引出。
与此相对,在本实施方式中,如上所述,第二基座构件21的弹性模量设定为30MPa以上,比第一基座构件11设定得高。因此,能够容易地从硬的第二基座构件21引出布线。进而,由于通过连接构造C1将导电弹性体13与导电体22电连接,因此能够经由设置于第二基座构件21的布线23以及连接器25(参照图2的(a))对各导电弹性体13设定给定的电位。
另外,在从第一基座构件11直接引出用于单独对导电弹性体13施加电压的布线的情况下,例如,导电部12从导电弹性体13向X轴正方向延长而被引出,在导电部12被引出的区域,导电部12需要与接着外部电路的布线连接。在这种情况下,需要用于将导电部12与接着外部电路的布线连接的空间,因此存在载荷传感器1的设置面积变大的问题。与此相对,在本实施方式中,导电体22与导电弹性体13在计测区域内连接,经由导电体22对导电弹性体13设定电位,因此能够减小载荷传感器1的设置面积。
如图4所示,连接构造C1通过使对置部13a、24a相互压接,从而将导电弹性体13与导电体22电连接,其中,所述对置部13a、24a在第一基座构件11以及第二基座构件21各自的对置面11a、21a相互对置地配置。由此,能够容易地连接导电弹性体13和导电体22。此外,由于是使两个对置部13a、24a面接触的结构,因此能够将导电弹性体13与导电体22的界面处的电阻抑制得较低。因此,能够适当地检测元件部A1的静电电容。
如图4所示,连接构造C1在两个对置部13a、24a的位置缝合第一基座构件11以及第二基座构件21,从而使这些对置部13a、24a相互压接。由此,能够容易地将两个对置部13a、24a相互压接。此外,由于丝线结实且伸长,因此能够以充分的强度稳定地将两个对置部13a、24a相互压接。
如图6所示,沿一个方向(X轴方向)延伸的多个导电弹性体13沿宽度方向(Y轴方向)排列而形成于第一基座构件11,多个导电构件41被排列配置为与多个导电弹性体13交叉,导电体22沿导电构件41连续地配置。这样,导电体22沿导电构件41无间隙地配置,因此能够可靠地抑制噪声从第二基座构件21侧重叠于导电构件41。此外,与配置具有与全部元件部A1的区域(计测区域)相同的大小的一个导电体的情况相比,导电体22仅配置于与导电构件41对应的位置,因此能够使导电体22的电位稳定,能够抑制施加于载荷传感器1的成本。
<实施方式1的变更例>
在上述实施方式1中,导电体22配置于第二基座构件21的上表面(对置面11a),但也可以配置于第二基座构件21的下表面21b。
图8的(a)是示意性地表示本变更例所涉及的第二基座构件21和形成于第二基座构件21的下表面21b(Z轴负侧的面)的导电体22、布线23、端子部24以及连接器25的立体图。
从Z轴负方向观察本变更例的导电体22、布线23、端子部24以及连接器25的情况下的配置与上述实施方式1相同。除了设置于第二基座构件21的各部分配置于第二基座构件21的下表面21b这一点以外,本变更例与上述实施方式1相同地构成。从表背反转的图8的(a)的构造体的上方(Z轴正侧)配置图3的(a)的绝缘膜31以及导体线40,图1的(b)的构造体被表背反转地覆盖,丝线52被缝合。这样,完成载荷传感器1。
图8的(b)是示意性地表示本变更例所涉及的在孔31a的中心以与Y-Z平面平行的平面切断时的载荷传感器1的截面的图。
该情况下的连接构造C1也将导电弹性体13与导电体22电连接。连接构造C1由图8的(b)所示的虚线的范围内的丝线52、第一基座构件11、导电部12、导电弹性体13、孔31a、端子部24以及第二基座构件21构成。
但是,在本变更例中,由于端子部24设置于第二基座构件21的下表面21b,因此无法压接导电弹性体13与端子部24。因此,在本变更例中,具有导电性的丝线52在孔31a的位置架设于第一基座构件11与第二基座构件21之间。由此,导电弹性体13与端子部24(导电体22)电连接。
<实施方式1的变更例的效果>
根据本变更例,除了与实施方式1相同的效果以外,还起到以下的效果。
导电体22形成于第二基座构件21的对置面21a的相反一侧的面(下表面21b)。根据该结构,与上述实施方式1相比,导电体22从导电构件41离开第二基座构件21的厚度的量。由此,例如,如图7的元件部A12、A22、A32那样,即使在检测时导电构件41与导电体22的电位不同的情况下,也能够抑制基于导电构件41与导电体22的电位差而产生的寄生电容。因此,能够高精度地检测元件部A1的静电电容。
如图8的(b)所示,连接构造C1通过在第一基座构件11与第二基座构件21之间架设导电性的构件(丝线52),将导电弹性体13与导电体22电连接。根据该结构,如上所述,在导电体22位于第二基座构件21的下表面21b的情况下,也能够将导电弹性体13与导电体22电连接。
另外,在本变更例中,导电体22形成于第二基座构件21的下表面21b,因此需要在导电体22的Z轴负侧还配置用于保护载荷传感器1的膜等。另一方面,在上述实施方式1中,导电体22形成于第二基座构件21的上表面(对置面21a),因此无需在第二基座构件21的Z轴负侧配置用于保护的膜等。因此,从将载荷传感器1构成得薄的观点出发,优选上述实施方式1。
<实施方式2>
在上述实施方式1中,导电体22沿导体线40连续地配置,但在实施方式2中,导电体配置于各个元件部A1的位置。在以下的实施方式2中,标注与实施方式1相同的附图标记的结构在没有特别提及的情况下与实施方式1相同地构成。
图9的(a)是示意性地表示实施方式2所涉及的第一基座构件11和形成于第一基座构件11的对置面11a(Z轴负侧的面)的导电部12的立体图。在实施方式2中,第一基座构件11的X轴正侧的端部向X轴正方向扩展。由此,形成于第一基座构件11的对置面11a的导电部12也向X轴正方向扩展。
图9的(b)是示意性地表示在图9的(a)的构造体配置有导电弹性体13的状态的立体图。实施方式2的导电弹性体13的尺寸与实施方式1相同。由此,在导电弹性体13的X轴正侧,导电部12向上方开放。
图10的(a)是示意性地表示第二基座构件21和形成于第二基座构件21的对置面21a(Z轴正侧的面)的导电体26、端子部27、布线28以及连接器25的立体图。
导电体26、端子部27以及布线28形成于第二基座构件21的对置面21a。在实施方式2中,也与实施方式1相同,以矩阵状设置有元件部A1(参照图11的(b))。导电体26配置于各个元件部A1的位置,具有与元件部A1大致相同的大小。在X轴方向上排列的三个导电体26通过连接部26a相互连接。在X轴方向上排列的三个导电体26的组在Y轴方向上以给定的间隙排列。端子部27从配置于X轴正侧的导电体26的X轴正侧的端部向X轴正方向延伸。布线28从端子部27的X轴正侧的端部朝向第二基座构件21的Y轴负侧的边延伸。
三个导电体26、两个连接部26a、与这些导电体26连接的端子部27、以及与该端子部27连接的布线28一体地形成,是电连接的状态。导电体26、连接部26a、端子部27以及布线28由彼此相同的材料构成,与上述的导电部12相同,由树脂材料和分散于其中的导电性填料、或者橡胶材料和分散于其中的导电性填料构成。在实施方式2中,构成导电体26、连接部26a、端子部27以及布线28的导电性填料是Ag(银)。
导电体26、连接部26a、端子部27以及布线28通过丝网印刷、凹版印刷、柔版印刷、胶版印刷以及凹版胶印印刷等印刷方法形成于第二基座构件21的对置面21a。根据这些印刷方法,能够在第二基座构件21的对置面21a上以0.001mm~0.5mm左右的厚度形成各部分。但是,各部分的形成方法不限于上述印刷方法。
在第二基座构件21形成有导电体26、连接部26a、端子部27以及布线28之后,连接器25与三个布线28连接地设置于第二基座构件21的Y轴负侧的边。连接器25是用于将布线28与外部电路连接的连接器。
图10的(b)是示意性地表示在图10的(a)的构造体设置有绝缘膜31的状态的立体图。
绝缘膜31在俯视时具有与第二基座构件21相同的大小。在绝缘膜31,在与图10的(a)的端子部27的X轴正方向的端部(后述的对置部27a)对应的位置,形成有上下贯通绝缘膜31的孔31a。如后所述,孔31a用于使导电弹性体13与端子部27接合。
图11的(a)是示意性地表示在图10的(b)的构造体配置有导体线40的状态的立体图。导体线40与实施方式1相同地构成。
图11的(b)是示意性地表示在图11的(a)的构造体设置有图9的(b)的构造体的状态的立体图。
从图11的(a)的构造体的上方(Z轴正侧)将图9的(b)的构造体表背反转地覆盖。由此,导体线40与配置于第一基座构件11的导电弹性体13接触。
之后,丝线51经由孔31a缝合于第一基座构件11的上表面11b以及第二基座构件21的下表面21b。此时,在孔31a的上方定位有导电弹性体13,在孔31a的下方定位有端子部27。因此,通过将丝线51缝合于上表面11b以及下表面21b,从而使导电弹性体13与端子部27压接,电连接。
图12是示意性地表示在孔31a的中心以与X-Z平面平行的平面切断时的载荷传感器1的截面的图。
在实施方式2中,通过图12所示的虚线的范围内的丝线51、第一基座构件11、导电部12、孔31a、端子部27以及第二基座构件21,构成将导电弹性体13与导电体26电连接的连接构造C1。
与导电弹性体13连接的导电部12的对置部12a定位于孔31a的上方,端子部27的对置部27a定位于孔31a的下方。即,对置部12a和对置部27a经由孔31a在上下方向(Z轴方向)上对置。如上所述,当丝线51经由孔31a缝合于第一基座构件11以及第二基座构件21时,使对置部12a和对置部27a压接,电连接。
返回图11的(b),之后,第一基座构件11的外周采用丝线与第二基座构件21连接,由此第一基座构件11固定于第二基座构件21。这样,如图11的(b)所示,完成载荷传感器1。在实施方式2中,也与实施方式1相同地,在俯视时,形成排列成矩阵状的多个元件部A1。
图13是示意性地表示实施方式2所涉及的向Z轴负方向观察的情况下的载荷传感器1的各部分的配置的俯视图。
在图13中,与图6相同,为了方便,排列示出由第一基座构件11以及导电弹性体13构成的层、由导体线40构成的层、由绝缘膜31构成的层、由第二基座构件21、导电体26、端子部27以及布线28构成的层。导电弹性体13图示为透过了第一基座构件11的状态。
与元件部A11~A13对应的导电弹性体13经由X轴正侧的孔31a与连接于Y轴正侧的三个导电体26的组的端子部27连接。相同地,与元件部A21~A23对应的导电弹性体13经由中央的孔31a与连接于中央的三个导电体26的组的端子部27连接。与元件部A31~A33对应的导电弹性体13经由X轴负侧的孔31a与连接于Y轴负侧的三个导电体26的组的端子部27连接。
图14是表示元件部A22为载荷的检测对象的情况下的各部分的电位的示意图。以下,作为一例,对在从第一基座构件11的上表面11b(参照图11的(b))对元件部A22施加了载荷的情况下,对施加于元件部A22的载荷进行检测的步骤进行处理。
外部电路与参照图7说明的实施方式1相同,将与元件部A22对应的中央的导电弹性体13接地,对与元件部A22对应的一对导体线40内的导电构件41赋予固定电压(Vcc)。具体而言,外部电路通过将中央的三个导电体26的组接地,从而将中央的导电弹性体13接地。此外,外部电路对中央的一对导体线40内的导电构件41赋予固定电压(Vcc)。由此,中央的导电弹性体13的电位成为接地电位(GND),中央的一对导体线40内的导电构件41的电位V1根据与元件部A22的静电电容相应的时间常数而逐渐上升。
进而,外部电路将检测对象的元件部A22以外的导电弹性体13以及导电构件41的电位设定为与对应于元件部A22的中央的一对导电构件41相同的电位V1。具体而言,外部电路通过对Y轴正侧的三个导电体26的组以及Y轴负侧的三个导电体26的组设定电位V1,从而对Y轴正侧以及Y轴负侧的导电弹性体13设定电位V1。此外,外部电路对X轴正侧以及X轴负侧的一对导体线40内的导电构件41设定电位V1。
外部电路在从赋予固定电压(Vcc)起经过了给定时间的定时,计测中央的一对导电构件41(与检测对象的元件部A22对应的导电构件41)的电位V1。外部电路基于计测出的电位V1来计算元件部A22的静电电容。然后,外部电路基于计算出的静电电容,取得对元件部A22赋予的载荷。
在实施方式2中,也在由导体线40构成的层的Z轴负侧(下侧)配置由导电体26构成的层,在导电体26设定电位V1或者接地电位(GND)。由此,导体线40的下侧被导电体26电屏蔽。此外,导体线40的上侧与实施方式1相同,被导电弹性体13电屏蔽。因此,即使静电电容分量从导体线40的下侧以及上侧接近,也能够抑制电位V1的变化产生误差。由此,静电电容的检测精度维持得较高。
<实施方式2的效果>
根据实施方式2,除了与实施方式1相同的效果之外,还起到以下的效果。
如图13所示,在多个导电弹性体13与多个导电构件41的交叉位置分别形成有用于检测载荷的元件部A1,在各个元件部A1的位置配置有导电体26。根据该结构,以与对应于元件部A1的区域大致相同的大小形成有导电体26,因此能够对元件部A1的区域有效地设定电屏蔽。
<实施方式2的变更例>
在上述实施方式2中,导电体26配置于第二基座构件21的上表面(对置面11a),但也可以配置于第二基座构件21的下表面21b。
图15的(a)是示意性地表示本变更例所涉及的第二基座构件21和形成于第二基座构件21的下表面21b(Z轴负侧的面)的导电体26、端子部27、布线28以及连接器25的立体图。
从Z轴负方向观察本变更例的导电体26、连接部26a、端子部27、布线28以及连接器25的情况下的配置与上述实施方式2相同。除了设置于第二基座构件21的各部分配置于第二基座构件21的下表面21b这一点以外,本变更例与上述实施方式2相同地构成。从表背反转的图15的(a)的构造体的上方(Z轴正侧)配置图11的(a)的绝缘膜31以及导体线40,图9的(b)的构造体被表背反转地覆盖,丝线52被缝合。这样,完成载荷传感器1。
图15的(b)是示意性地表示本变更例所涉及的在孔31a的中心以与X-Z平面平行的平面切断时的载荷传感器1的截面的图。
该情况下的连接构造C1也将导电弹性体13与导电体22电连接。连接构造C1由图15的(b)所示的虚线的范围内的丝线52、第一基座构件11、导电部12、孔31a、端子部27以及第二基座构件21构成。
但是,在本变更例中,由于端子部27设置于第二基座构件21的下表面21b,因此无法压接导电弹性体13与端子部27。因此,在本变更例中,具有导电性的丝线52在孔31a的位置架设于第一基座构件11与第二基座构件21之间。由此,导电弹性体13与端子部27(导电体26)电连接。
<实施方式2的变更例的效果>
根据本变更例,除了与实施方式2相同的效果以外,还起到以下的效果。
导电体26形成于第二基座构件21的对置面21a的相反一侧的面(下表面21b)。根据该结构,与上述实施方式2相比,导电体26从导电构件41离开第二基座构件21的厚度的量。由此,例如,如图14的元件部A21、A22、A23那样,即使在检测时导电构件41与导电体26的电位不同的情况下,也能够抑制基于导电构件41与导电体26的电位差而产生的寄生电容。因此,能够高精度地检测元件部A1的静电电容。
如图15的(b)所示,连接构造C1通过在第一基座构件11与第二基座构件21之间架设导电性的构件(丝线52),从而将导电弹性体13与导电体26电连接。根据该结构,如上所述,在导电体26位于第二基座构件21的下表面21b的情况下,也能够将导电弹性体13与导电体22电连接。
另外,在本变更例中,需要在导电体26的Z轴负侧还配置用于保护载荷传感器1的膜等。另一方面,在上述实施方式2中,不需要在第二基座构件21的Z轴负侧配置用于保护的膜等。因此,从将载荷传感器1构成得薄的观点出发,优选上述实施方式2。
<其他变更例>
在上述实施方式1中,通过丝线51与导电弹性体13接合的端子部24(参照图4)也可在对置部24a(Z轴正侧的面)具有凹凸。这样,若在对置部24a具有凹凸,则与表面为平面的情况相比,对置部24a与导电性弹性体13的对置部13a的接触面积变大,因此对置部24a与导电弹性体13的对置部13a的接触面积变大,因而能将对置部24a与对置部13a的连接部分的电阻值抑制得较低。
相同地,在上述实施方式2中,通过丝线51与导电部12接合的端子部27(参照图12)也可以在对置部27a(Z轴正侧的面)具有凹凸。这样,若在对置部27a具有凹凸,则与表面为平面的情况相比,对置部27a与导电部12的对置部12a的接触面积变大,因此能够将对置部27a与对置部12a的连接部分的电阻值抑制得较低。另外,导电部12也可以在对置部12a具有凹凸。
在上述实施方式1的变更例中,如图8的(b)所示,利用导电性的丝线52将导电弹性体13与端子部24电连接,在上述实施方式2的变更例中,如图15的(b)所示,利用导电性的丝线52将导电部12与端子部27电连接。但是,不限于此,也可以代替丝线52而通过具备上下贯通的孔的导电性的筒状构件(索眼)、导电性的螺钉将成为上述的连接对象的两个构件电连接。
在上述实施方式1、2中,使用了非导电性的丝线51,但也可以使用导电性的丝线52。在这种情况下,也可以使用导电性的筒状构件(索眼)、导电性的螺钉来代替导电性的丝线52。
在上述实施方式1、2的变更例中,使用了导电性的丝线52,但也可以使用非导电性的丝线52。在上述实施方式1的变更例的情况下,例如,也可以在端子部24的对置部24a(参照图8的(b))的位置,在第二基座构件21设置有孔,经由该孔,导电弹性体13与端子部24被压接。在上述实施方式2的变更例的情况下,例如,也可以在端子部27的对置部27a(参照图15的(b))的位置,在第二基座构件21设置有孔,经由该孔,导电部12与端子部27被压接。
在上述实施方式1、2以及它们的变更例中,如图6、图13所示,绝缘膜31也可以不一定被设为遍及整体的区域。但是,在上述实施方式2中,需要在该区域设置有绝缘膜31,以使得第一基座构件11的导电部12与第二基座构件21的端子部27以及布线28绝缘。此外,虽然导电构件41与导电体22、26不通过电介质42导通,但在如实施方式1、2那样导电体22、26配置于第二基座构件21的对置面21a的情况下,优选遍及整体的区域地设置绝缘膜31。
在上述实施方式1、2以及它们的变更例中,第二基座构件21以及绝缘膜31也可以由具有绝缘性的橡胶材料构成。但是,如上所述,第二基座构件21以及绝缘膜31由树脂材料构成,能够减少成本。
在上述实施方式1、2以及它们的变更例中,仅在第二基座构件21的上表面以及下表面的任一方配置有导电体,但导电体也可以配置于上表面以及下表面双方。例如,在实施方式2以及其变更例中,如图13所示,导电体26在Y轴方向上隔开间隙地排列,因此也可以在配置有导电体26的第二基座构件21的相反一侧的面沿导体线40进一步配置其他导电体,以使得填埋该间隙。
在上述实施方式1、2以及它们的变更例中,导电弹性体13与形成于第二基座构件21的导电体也可以不必电连接。在这种情况下,分别从导电弹性体13和导电体单独地引出布线,以使得能够对导电弹性体13和形成于第二基座构件21的导电体分别施加电压。但是,从结构的简化的观点出发,如上所述,优选导电弹性体13与导电体电连接。
在上述实施方式1、2的变更例中,丝线52是具有导电性的构件,第一基座构件11以及第二基座构件21经由绝缘膜31的孔31a缝合。然而,在它们的变更例中,由于丝线52是具有导电性的材料,因此也可以不必在绝缘膜31设置孔31a。
在上述实施方式1、2以及它们的变更例中,如图1的(b)以及图9的(b)所示,载荷传感器1具备三个由导电弹性体13以及导电部12构成的组,但只要具备至少一个由导电弹性体13以及导电部12构成的组即可。例如,载荷传感器1所具备的上述组也可以是一组。在这种情况下,一对导体线40以及导电体22、26根据元件部A1的布局而变更。
在上述实施方式1、2以及它们的变更例中,如图3的(a)以及图11的(a)所示,载荷传感器1具备三组一对导体线40,但只要具备至少一组一对导体线40即可。例如,载荷传感器1所具备的一对导体线40也可以是一组。在这种情况下,导电弹性体13、导电部12以及导电体22、26根据元件部A1的布局而变更。
在上述实施方式1、2以及它们的变更例中,在元件部A1中包括沿X轴方向排列的两根导体线40,但也可以包括一根或者三根以上的导体线40。
在上述实施方式1、2以及它们的变更例中,如图5的(a)、(b)所示,导体线40由一根导电构件41和覆盖该导电构件41的电介质42构成。然而,不限于此,导体线40也可以由将上述那样的导体线捆扎多个而成的绞线构成。此外,导体线40也可以由捆扎有多个导电构件的绞线和覆盖该绞线的电介质构成。在这些情况下,能够提高导体线40的柔软性,并且能够提高导体线40相对于弯曲的强度。
此外,本发明的实施方式能够在权利要求书所示的技术思想的范围内适当地进行各种变更。
-符号说明-
1 载荷传感器
11 第一基座构件
11a 对置面
12a 对置部
13 导电弹性体
13a 对置部
21 第二基座构件
21a 对置面
21b 下表面(相反一侧的面)
22 导电体
24a 对置部
26 导电体
27a 对置部
31 绝缘膜
41 导电构件
42 电介质
52 丝线(导电性的构件)
A1、A11~A33 元件部
C1 连接构造。

Claims (12)

1.一种载荷传感器,具备:
第一基座构件,为板状且具有弹性;
第二基座构件,为板状且与所述第一基座构件对置配置;
导电弹性体,形成于所述第一基座构件的对置面;
导电构件,为线状且配置于所述第一基座构件与所述第二基座构件之间;
电介质,形成于所述导电构件的外周;以及
导电体,沿所述导电构件形成于所述第二基座构件。
2.根据权利要求1所述的载荷传感器,其中,
所述导电体形成于所述第二基座构件的对置面。
3.根据权利要求2所述的载荷传感器,其中,
所述载荷传感器具备绝缘膜,所述绝缘膜配置于所述第二基座构件与所述导电构件之间。
4.根据权利要求1所述的载荷传感器,其中,
所述导电体形成于所述第二基座构件的对置面的相反一侧的面。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的载荷传感器,其中,
所述载荷传感器还具备将所述导电弹性体与所述导电体电连接的连接构造。
6.根据权利要求5所述的载荷传感器,其中,
所述第二基座构件的弹性模量比所述第一基座构件的弹性模量高。
7.根据权利要求5或者6所述的载荷传感器,其中,
所述第二基座构件的弹性模量为30MPa以上。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的载荷传感器,其中,
所述连接构造通过使在所述第一基座构件以及所述第二基座构件各自的对置面上相互对置配置的对置部相互压接,从而将所述导电弹性体与所述导电体电连接。
9.根据权利要求8所述的载荷传感器,其中,
所述连接构造通过在所述两个对置部的位置将所述第一基座构件以及所述第二基座构件缝合,从而使这些对置部相互压接。
10.根据权利要求5至7中任一项所述的载荷传感器,其中,
所述连接构造通过在所述第一基座构件与所述第二基座构件之间架设导电性的构件,从而将所述导电弹性体与所述导电体电连接。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的载荷传感器,其中,
在一个方向上延伸的多个所述导电弹性体在宽度方向上排列而形成于所述第一基座构件,
多个所述导电构件被排列配置为与所述多个导电弹性体交叉,
所述导电体沿所述导电构件连续地配置。
12.根据权利要求1至10中任一项所述的载荷传感器,其中,
在一个方向上延伸的多个所述导电弹性体在宽度方向上排列并形成于所述第一基座构件,
多个所述导电构件被排列配置为与所述多个导电弹性体交叉,
在所述多个导电弹性体与所述多个导电构件的交叉位置分别形成有用于检测载荷的元件部,
在各个所述元件部的位置配置有所述导电体。
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