JP2001004656A - Force sensor and adjustment of sensitivity thereof - Google Patents

Force sensor and adjustment of sensitivity thereof

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JP2001004656A
JP2001004656A JP11259006A JP25900699A JP2001004656A JP 2001004656 A JP2001004656 A JP 2001004656A JP 11259006 A JP11259006 A JP 11259006A JP 25900699 A JP25900699 A JP 25900699A JP 2001004656 A JP2001004656 A JP 2001004656A
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JP
Japan
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force sensor
flexible plate
force
abutment
viscoelastic
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JP11259006A
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Japanese (ja)
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Masahiko Namekawa
政彦 滑川
Kazuyoshi Shibata
和義 柴田
Fumitake Takahashi
史武 高橋
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NGK Insulators Ltd
Original Assignee
NGK Insulators Ltd
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Publication date
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P2015/0805Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration
    • G01P2015/0822Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass
    • G01P2015/084Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass the mass being suspended at more than one of its sides, e.g. membrane-type suspension, so as to permit multi-axis movement of the mass

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  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high-sensitive force sensor capable of increasing and adjusting the sensitivity of detection, and preventing the force sensor from being damaged and destroyed by the action of an impact force or a large external force applied to the force sensor. SOLUTION: This impact resistant force sensor 31 is provided with a supporting base 3 having a hollow part 4, a flexible plate 5 which has at least one detecting element 6 and is horizontally laid on the hollow part 4 in the supporting base 3, and an acting body 2 suspended from the flexible plate 5 at the hollow part 4 in the supporting base 3. A visco-elastic body 10 is attached so as to come into contact with at least the acting body 2 and the flexible plate 5, at least the acting body 2 and the wall surface of the hollow part 4 in the supporting base 3, or at least the part of the substrate on which the acting body 2 and the force sensor 31 are disposed or part of a can body on which the substrate is disposed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】 本発明は、作用体の変位そ
のもの、或いは作用体の変位によって可撓板に生ずる撓
みを検知素子により検知することにより、外部から作用
する物理量の方向及び大きさを三次元的に測定する力
(ちから)センサであって、検出感度の増加を図り、ま
た、検出感度の調整が可能であり、しかも力センサに加
わる衝撃力或いは大きな外力の作用による力センサの損
傷/破壊の防止が図られた、信頼性に優れる力センサと
その感度調整方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a method of detecting the direction and magnitude of a physical quantity acting from the outside by detecting the displacement of an actuating body itself or the bending of a flexible plate due to the displacement of an actuating body by a sensing element. This is a force sensor originally measured, which can increase the detection sensitivity and can adjust the detection sensitivity, and furthermore, the force sensor can be damaged by an impact force applied to the force sensor or a large external force. The present invention relates to a highly reliable force sensor for preventing destruction and a method for adjusting the sensitivity of the force sensor.

【0002】[0002]

【従来の技術】 自動車産業や機械産業の分野において
は、加速度、磁気等の物理量を正確に検出できる力セン
サの需要が高まっている。特に、二次元或いは三次元の
成分毎にこれらの物理量を検出し得る小型の力センサが
望まれている。例えば、加速度センサはこのような力セ
ンサの1つであり、自動車が急ハンドルや横風等によっ
て体勢を崩した場合に自動的に体勢を整える機構や衝突
感知機構、クレーン等の自立安定性を調整する機構、或
いは配管中を流れる流体速度の変化を感知して流量の調
整或いはバルブの開閉を行う機構等に用いることができ
る。
2. Description of the Related Art In the fields of the automobile industry and the machine industry, demands for force sensors capable of accurately detecting physical quantities such as acceleration and magnetism are increasing. In particular, a small force sensor capable of detecting these physical quantities for each of two-dimensional or three-dimensional components is desired. For example, an acceleration sensor is one of such force sensors, and adjusts the self-standing stability of a mechanism that automatically adjusts the posture, a collision sensing mechanism, and a crane when the vehicle loses its position due to a sudden steering wheel, side wind, or the like. Or a mechanism that senses a change in the velocity of the fluid flowing in the piping and adjusts the flow rate or opens and closes a valve.

【0003】 また、コンピュータゲーム等に使用され
るジョイスティックにおいては、その操作時の変位量の
みならず、力の掛け具合をも忠実に再現することができ
るような小型の力センサが望まれている。
Further, in a joystick used for a computer game or the like, a small force sensor capable of faithfully reproducing not only the amount of displacement at the time of operation but also the degree of force application is desired. .

【0004】 このような力センサとして、特開平5−
25744号公報には、図12に示すように、重錘96
を釣支した可撓板97上に複数個の圧電素子98を配置
した力センサ95が開示されている。また、特開平8−
94661号公報には、図11に示すように、支台93
と可撓板92及び力センサ内部に配設された重錘94が
圧電材料で一体的に形成された力センサ90であって、
円筒状の支台93の一端面が可撓板92によって閉塞さ
れ、支台93の中空部中央において円柱状の重錘94を
可撓板92に釣支し、可撓板92の表面には複数の上部
電極91A〜91Eが設けられ、また支台93、可撓板
92、重錘94の下面には下部電極91Fが設けられた
力センサ90が開示されている。
As such a force sensor, Japanese Patent Laid-Open No.
No. 25744 discloses a weight 96 as shown in FIG.
A force sensor 95 is disclosed in which a plurality of piezoelectric elements 98 are arranged on a flexible plate 97 that supports the force. Further, Japanese Unexamined Patent Publication No.
No. 94661 discloses an abutment 93 as shown in FIG.
A flexible plate 92 and a weight 94 disposed inside the force sensor are force sensors 90 integrally formed of a piezoelectric material,
One end surface of the cylindrical abutment 93 is closed by a flexible plate 92, and a column-shaped weight 94 is supported by the flexible plate 92 at the center of the hollow portion of the abutment 93. A force sensor 90 in which a plurality of upper electrodes 91A to 91E are provided, and a lower electrode 91F is provided on the lower surfaces of the support 93, the flexible plate 92, and the weight 94 is disclosed.

【0005】 これらの力センサは、外部から重錘に作
用する直接的な力、加速度による慣性力、磁気による引
力といった物理量に対応した力により可撓板が撓むよう
に構成されており、可撓板の撓みに応じて圧電体に発生
する電荷を検出することで、重錘に作用した物理量
(力)の方向及び大きさを検出することができる。
[0005] These force sensors are configured such that the flexible plate bends by a force corresponding to a physical quantity such as a direct force externally acting on the weight, an inertial force due to acceleration, or an attractive force due to magnetism. By detecting the charge generated in the piezoelectric body in accordance with the deflection of the body, the direction and magnitude of the physical quantity (force) acting on the weight can be detected.

【0006】 力センサにおける三次元的な力の検出、
即ち、直交座標系を表すX、Y、Z軸の各軸方向におけ
る力の検出は、図11記載の力センサ90を例に取る
と、重錘94がその釣支方向であるZ軸方向に変位した
場合には、上部電極91Eに生ずる電荷によりその変位
量を検出することができる。このとき、上部電極91A
と91Bに生じた電荷が互いに相殺され、また、上部電
極91Cと91Dに生じた電荷も互いに相殺されるよう
にすることにより、上部電極91A〜91DがZ軸方向
の力を検出しないようにする。同様にして、X軸方向に
重錘が変位した場合には上部電極91Aと91Bに生じ
た電荷により、Y軸方向に重錘が変位した場合には上部
電極91Cと91Dに生じた電荷により、それぞれの方
向の変位量を測定することができる。こうして、任意の
方向に重錘が変位した場合には、検出された各軸方向の
成分を合成することで、重錘に加わった力の向きと大き
さを知ることができる。
Three-dimensional force detection by a force sensor,
That is, the force detection in each of the X, Y, and Z axes representing the rectangular coordinate system is performed by taking the force sensor 90 shown in FIG. When the displacement occurs, the displacement amount can be detected by the electric charge generated in the upper electrode 91E. At this time, the upper electrode 91A
The charges generated in the upper electrodes 91A and 91B cancel each other, and the charges generated in the upper electrodes 91C and 91D also cancel each other, so that the upper electrodes 91A to 91D do not detect the force in the Z-axis direction. . Similarly, when the weight is displaced in the X-axis direction, the charge generated on the upper electrodes 91A and 91B is used. When the weight is displaced in the Y-axis direction, the charge is generated on the upper electrodes 91C and 91D. The amount of displacement in each direction can be measured. In this way, when the weight is displaced in an arbitrary direction, the direction and magnitude of the force applied to the weight can be known by combining the detected axial components.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】 このような力センサ
においては、検出感度及び検出精度を保ちつつ、使用時
の信頼性を向上させることが不可欠である。ここで、可
撓板の表面には多くの圧電素子等の検知素子や電極を形
成する必要があることから、これら検知素子等を配置す
るために必要な面積を確保するために、可撓板の幅(前
述した図11記載の力センサ90においては重錘94の
外周から支台93の中空部の内壁までの距離Dを指す。
以下、同様とする。)をある所定値以上とすることが必
要である。
In such a force sensor, it is essential to improve the reliability in use while maintaining the detection sensitivity and the detection accuracy. Here, since it is necessary to form many sensing elements and electrodes such as piezoelectric elements on the surface of the flexible plate, the flexible plate is required to secure an area necessary for disposing these sensing elements and the like. (In the above-described force sensor 90 shown in FIG. 11, the distance D indicates the distance D from the outer periphery of the weight 94 to the inner wall of the hollow portion of the support 93.
The same applies hereinafter. ) Must be equal to or larger than a predetermined value.

【0008】 また、可撓板に所望する撓みを生じさせ
るためには、重錘の重量に応じて、可撓板の幅並びに厚
さを所定の値とすることも必要である。つまり、可撓板
の幅を狭くした場合並びに可撓板の厚みが厚い場合に
は、可撓板の剛性が高まるために、力センサに加わる衝
撃等によって重錘が変位したときにも可撓板の破壊が防
止される点では好ましいが、一方で重錘は変位し難くな
って可撓板に十分な歪みが発生しなくなり、その結果、
検出感度が低下するといった問題を生ずる。
Further, in order to cause a desired flexure in the flexible plate, it is necessary to set the width and the thickness of the flexible plate to predetermined values according to the weight of the weight. In other words, when the width of the flexible plate is reduced and when the thickness of the flexible plate is large, the rigidity of the flexible plate is increased. Although it is preferable in that the destruction of the plate is prevented, the weight is hardly displaced, and the flexible plate is not sufficiently distorted. As a result,
There is a problem that the detection sensitivity is lowered.

【0009】 逆に、可撓板の幅が広い場合及び厚みが
薄い場合には、可撓板の機械低強度が低下するため、耐
衝撃性が低下して可撓板が破壊し易くなるといった問題
を生ずるが、可撓板の歪み量は多くなるので、検出感度
や検出精度の向上の点では好ましいものとなる。従っ
て、従来は上述した検知素子等の配置スペースの確保や
検出感度、信頼性を考慮して、また重錘の形状や重量等
を考慮して、適宜、可撓板の幅や厚みが定められてい
た。
Conversely, when the width of the flexible plate is large and the thickness thereof is small, the mechanical strength of the flexible plate is reduced, so that the impact resistance is reduced and the flexible plate is easily broken. Although a problem occurs, the amount of distortion of the flexible plate increases, which is preferable in terms of improvement in detection sensitivity and detection accuracy. Therefore, conventionally, the width and thickness of the flexible plate are appropriately determined in consideration of securing the space for disposing the sensing element and the like, detection sensitivity, reliability, and also considering the shape and weight of the weight. I was

【0010】 なお、可撓板の幅が広い場合及び厚みが
薄い場合であっても、作用体の周囲にストッパーを設
け、作用体の変位が必要以上に大きくならないように制
限して、可撓板の破壊を抑制する方法も考えられる。し
かし、重錘のあらゆる方向の変位を制限しようとする
と、構造が複雑になるという問題が生ずる。
In addition, even when the width of the flexible plate is large and the thickness thereof is thin, a stopper is provided around the working body to restrict the displacement of the working body from being unnecessarily large, and A method of suppressing the destruction of the plate is also conceivable. However, when trying to limit the displacement of the weight in all directions, there is a problem that the structure becomes complicated.

【0011】 また、材料を異ならしめて別体として作
製した部材(可撓板、重錘、支台)を、接着剤等を用い
て組み立てることによって力センサを構成すれば、これ
ら各部材の相反する特性を満足させることが可能である
が、多くの部品と工数を要することから、生産性の低下
は否めないという問題がある。
Further, if a force sensor is formed by assembling members (flexible plates, weights, abutments) made of different materials and made as separate bodies using an adhesive or the like, these members are incompatible with each other. Although it is possible to satisfy the characteristics, there is a problem that a decrease in productivity cannot be denied because many parts and man-hours are required.

【0012】 ところで、検知素子の配設にあたって
は、複数の検知素子間で特性にばらつきが生ずる場合が
あり、このときには検知素子の感度を調整する必要等が
生ずる。例えば、圧電素子を用いる場合には、電極面積
をYAGレーザ等を用いたトリミング等によって調整す
ること等が必要であった。このようなトリミングには高
価な機械等を使用する必要があることから、これに替わ
るより簡便な方法で感度調整を行うことができれば、製
造工程上、有利である。
By the way, when arranging a sensing element, there may be a case where characteristics vary among a plurality of sensing elements, and in this case, it is necessary to adjust the sensitivity of the sensing element. For example, when a piezoelectric element is used, it is necessary to adjust the electrode area by trimming or the like using a YAG laser or the like. Since an expensive machine or the like must be used for such trimming, if the sensitivity can be adjusted by a simpler alternative method, it is advantageous in the manufacturing process.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】 本発明は上述した従来
技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的と
するところは、力センサの主たる構成部品の形状や材料
を変更することなく、簡単な付加的手段を設けることに
よって検出感度の調整を可能とし、更に耐衝撃性をも向
上させた力センサを提供することにある。
Means for Solving the Problems The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and has as its object to change the shape and material of the main components of a force sensor. Another object of the present invention is to provide a force sensor capable of adjusting the detection sensitivity by providing simple additional means and further improving the shock resistance.

【0014】 即ち、本発明によれば、中空部を有する
支台と、少なくとも1個の検知素子が配設され、かつ、
当該支台の中空部に横架された可撓板と、当該支台の中
空部において当該可撓板に釣支された作用体を備えた力
センサであって、粘弾性体が、少なくとも当該作用体と
当該可撓板に接触するように、又は少なくとも当該作用
体と当該支台における中空部壁面に接触するように、或
いは少なくとも当該作用体と当該力センサを配設する基
板の一部若しくは当該基板が配設される缶体の一部に接
触するように着設されてなることを特徴とする力セン
サ、が提供される。
That is, according to the present invention, an abutment having a hollow portion, at least one sensing element is provided, and
A force sensor having a flexible plate suspended in the hollow portion of the abutment and an actor supported by the flexible plate in the hollow portion of the abutment, wherein the viscoelastic body is at least The working body and the flexible plate, or at least the working body and the hollow wall surface of the abutment, or at least a part of the substrate on which the working body and the force sensor are disposed or A force sensor is provided, wherein the substrate is attached so as to contact a part of a can body in which the substrate is provided.

【0015】 この力センサにおいては、粘弾性体とし
て、シリコーンゲル若しくはシリコーンゴムが好適に用
いられる。また、作用体が粘弾性体に埋設された構造と
することが、最も感度の向上が図られ、好ましい。な
お、本発明の力センサは、作用体を重錘として用い、外
部から作用する加速度を検知する加速度センサとして好
適に使用される。
In this force sensor, silicone gel or silicone rubber is preferably used as the viscoelastic body. In addition, it is preferable that the working body is embedded in the viscoelastic body because the sensitivity is most improved. In addition, the force sensor of the present invention is preferably used as an acceleration sensor that detects an externally applied acceleration by using an operating body as a weight.

【0016】 このような本発明の力センサにおいて
は、グリーンシート積層法が好適に用いられ、これによ
り、容易に作用体及び支台及び可撓板を一体的に形成す
ることでき、グリーンシートの材料としては、ジルコニ
アを主成分とすることが好ましい。また、可撓板と検知
素子は一体的に形成されていることが好ましく、グリー
ンシート積層法を用いた場合には、一体焼成により、容
易に接着剤等を用いない一体構造を得ることができる。
検知素子としては圧電素子が好適に用いられる。
In such a force sensor of the present invention, the green sheet laminating method is suitably used, whereby the working body, the abutment and the flexible plate can be easily formed integrally, and As a material, it is preferable to use zirconia as a main component. Further, it is preferable that the flexible plate and the sensing element are formed integrally, and when a green sheet laminating method is used, an integral structure without using an adhesive or the like can be easily obtained by integral firing. .
A piezoelectric element is preferably used as the detecting element.

【0017】 また、本発明によれば、中空部を有する
支台と、少なくとも1個の検知素子が配設され、かつ、
当該支台の中空部に横架された可撓板と、当該支台の中
空部において当該可撓板に釣支された作用体を備えた力
センサの感度調整方法であって、粘弾性体を、少なくと
も当該作用体と当該可撓板に接触するように、又は少な
くとも当該作用体と当該支台における中空部壁面に接触
するように、或いは少なくとも当該作用体と当該力セン
サを配設する基板の一部若しくは当該基板が配設される
缶体の一部に接触するように着設することを特徴とする
力センサの感度調整方法、も提供される。
According to the present invention, an abutment having a hollow portion and at least one sensing element are provided, and
A method for adjusting the sensitivity of a force sensor including a flexible plate suspended in a hollow portion of the support and an operating body supported by the flexible plate in the hollow portion of the support, the method comprising: A substrate on which the operating body and the force sensor are arranged so that at least the operating body and the flexible plate are in contact with each other, or at least the operating body and the hollow wall surface of the support are in contact with each other. A method of adjusting the sensitivity of a force sensor, wherein the method is provided so as to be in contact with a part of the substrate or a part of a can body on which the substrate is provided.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】 以下、本発明の力センサの実施
の形態について、検知素子として圧電素子を用いた場合
を例に、図面を参照しながら説明する。これら各種の力
センサは、作用体を重錘として用いることで、外部から
作用する加速度を検知する加速度センサとして好適に使
用される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a force sensor according to the present invention will be described with reference to the drawings, taking a case where a piezoelectric element is used as a sensing element as an example. These various force sensors are suitably used as an acceleration sensor for detecting acceleration acting from the outside by using the acting body as a weight.

【0019】 図1は、本発明の力センサの一実施形態
を示す断面図(b)及び平面図(a)、(c)であり、
平面図(a)は断面図(b)の上面側から見た図を、平
面図(c)は断面図(b)の下面側から見た図をそれぞ
れ示している。
FIG. 1 is a sectional view (b) and plan views (a) and (c) showing an embodiment of the force sensor of the present invention.
The plan view (a) is a view seen from the upper side of the sectional view (b), and the plan view (c) is a view seen from the lower side of the sectional view (b).

【0020】 力センサ31は、中空部4を有する支台
3と、中空部4に横架された可撓板5と、中空部4にお
いて可撓板5に釣支された作用体2を備えている。ま
た、可撓板5の上側表面(作用体2が釣支されている面
とは反対側の面を指す。)には、圧電素子(検知素子)
6が配設されている。これら作用体2、支台3、可撓板
5並びに圧電素子(検知素子)6を力センサ31の基本
構成部材とする。なお、作用体2は、力センサ31では
中空部4(可撓板5)の中心において釣支されている
が、必ずしもこのような位置に限定されるものではな
い。
The force sensor 31 includes an abutment 3 having a hollow portion 4, a flexible plate 5 laid over the hollow portion 4, and an operating body 2 supported by the flexible plate 5 in the hollow portion 4. ing. Further, a piezoelectric element (detection element) is provided on the upper surface of the flexible plate 5 (the surface opposite to the surface on which the action body 2 is supported).
6 are provided. The action body 2, the support 3, the flexible plate 5, and the piezoelectric element (detection element) 6 are the basic constituent members of the force sensor 31. Note that the working body 2 is supported by the force sensor 31 at the center of the hollow portion 4 (the flexible plate 5), but is not necessarily limited to such a position.

【0021】 ここで、作用体とは外部からの力を受け
て変位する部材であり、支台は作用体や可撓板を保持す
るための基礎となる部材をいう。従って、作用体と支台
は、力によって変形することのない剛性の大きい材料、
例えば、セラミックや金属を用いて形成されることが好
ましく、作用体に比重の大きい材料を用いると小型化が
容易となる利点がある。
Here, the working body is a member that is displaced by receiving an external force, and the abutment is a base member for holding the working body and the flexible plate. Therefore, the working body and the abutment are made of a material having high rigidity which is not deformed by force,
For example, it is preferable to be formed using ceramic or metal, and if a material having a large specific gravity is used for the working body, there is an advantage that downsizing becomes easy.

【0022】 一方、可撓板は作用体を釣支して支台に
横架された板状部材であって、作用体の変位に基づいて
撓みを生ずるものである。従って、可撓板は作用体の変
位によって破壊しない限りにおいて弾性変形が容易であ
るほど力センサの感度を向上させることができ、好まし
い。具体的には、金属、セラミックス、ガラス、樹脂等
が使用できるが、ヤング率が高く、圧電素子に歪みを誘
起し易く、更に圧電素子の配設が容易であるセラミック
スを用いることが好ましい。なお、可撓板に金属材料を
用いた場合には、圧電素子が電極を有する関係上、圧電
素子との絶縁処理が必要となる場合がある。また、可撓
板全体を圧電体で構成することもできる。
On the other hand, the flexible plate is a plate-like member suspended from the support while supporting the working body, and is bent based on the displacement of the working body. Therefore, as long as the flexible plate is not elastically deformed as long as it is not broken by the displacement of the working body, the sensitivity of the force sensor can be improved, which is preferable. Specifically, metals, ceramics, glass, resins, and the like can be used, but it is preferable to use ceramics having a high Young's modulus, easily inducing distortion in the piezoelectric element, and easily disposing the piezoelectric element. In the case where a metal material is used for the flexible plate, the piezoelectric element may have an electrode, and thus may need to be insulated from the piezoelectric element. Further, the entire flexible plate can be made of a piezoelectric material.

【0023】 力センサ31において、作用体2が釣支
される方向をZ軸方向とし、Z軸に垂直な可撓板5の面
方向において、互いに直交するX軸及びY軸を設定す
る。このような座標軸の設定は、後述する各種の力セン
サについても同様である。このような座標軸を設定した
場合、力センサ31では、中空部4の内周側に相当する
位置に配設された圧電素子をZ軸方向の力の検出に好適
に用いることができ、一方、中空部4の外周側に相当す
る位置に配設された圧電素子はX−Y平面内方向での力
の検出に用いることができる。
In the force sensor 31, the direction in which the working body 2 is supported is defined as the Z-axis direction, and an X-axis and a Y-axis that are orthogonal to each other are set in the plane direction of the flexible plate 5 perpendicular to the Z-axis. The setting of such coordinate axes is the same for various force sensors described later. When such coordinate axes are set, in the force sensor 31, the piezoelectric element disposed at a position corresponding to the inner peripheral side of the hollow portion 4 can be suitably used for detecting a force in the Z-axis direction. The piezoelectric element disposed at a position corresponding to the outer peripheral side of the hollow portion 4 can be used for detecting a force in the direction inside the XY plane.

【0024】 さて、力センサ31においては、粘弾性
体10が中空部4に充填され、作用体2が粘弾性体10
に埋設されている。本発明においては「作用体の埋設」
とは、作用体2が露出することなく粘弾性体10中に存
在するような状態のみを意味するものではなく、作用体
2の下面は粘弾性体10から露出していてもよい。
Now, in the force sensor 31, the viscoelastic body 10 is filled in the hollow portion 4, and the operating body 2 is
Buried in In the present invention, "embedment of the working body"
The expression does not mean only the state in which the operating body 2 exists in the viscoelastic body 10 without being exposed, and the lower surface of the operating body 2 may be exposed from the viscoelastic body 10.

【0025】 本発明において、粘弾性体の密度はセン
サの感度と正の相関を有し、粘弾性体の粘度及び弾性率
はセンサの感度に対して負の相関を有している。即ち粘
弾性体の密度は、作用体と同様に作用体への付加的な錘
の機能として働くため、センサ感度を高める結果とな
る。一方、粘弾性体の粘度と弾性率は、作用体の外力に
よる変位を減殺する機能を持ち、延いては作用体の変位
により生ずる可撓板上の検知素子の歪みを減殺する機能
となるため、センサ感度を低める結果となる。このた
め、粘弾性体は感度調整材としての機能を有する。
In the present invention, the density of the viscoelastic body has a positive correlation with the sensitivity of the sensor, and the viscosity and elastic modulus of the viscoelastic body have a negative correlation with the sensitivity of the sensor. In other words, the density of the viscoelastic body acts as a function of an additional weight to the working body like the working body, so that the sensor sensitivity is increased. On the other hand, the viscosity and elastic modulus of the viscoelastic body have the function of reducing the displacement of the working body due to the external force, and thus the function of reducing the distortion of the sensing element on the flexible plate caused by the displacement of the working body. As a result, the sensor sensitivity is reduced. For this reason, the viscoelastic body has a function as a sensitivity adjusting material.

【0026】 例えば、適度に高密度、低粘度、低弾性
率の粘弾性体を選択することにより、感度を向上させつ
つ比較的衝撃にも強いセンサを提供することができ、ま
た、適度に低密度、高粘度、高弾性率の粘弾性体を選択
することにより、非常に衝撃に強く、且つ、センサ感度
を所望値に押さえたセンサを提供することができる。従
って、粘弾性体の着設の形態は力センサ31の形態に限
定されるものではない。
For example, by selecting a viscoelastic material having a moderately high density, a low viscosity, and a low elastic modulus, it is possible to provide a sensor that is relatively resistant to impact while improving the sensitivity. By selecting a viscoelastic body having a high density, a high viscosity, and a high elastic modulus, it is possible to provide a sensor which is extremely resistant to impact and has a sensor sensitivity suppressed to a desired value. Therefore, the form of attachment of the viscoelastic body is not limited to the form of the force sensor 31.

【0027】 例えば、粘弾性体10は、図2の断面図
(a)及び平面図(b)に示す力センサ32のように、
少なくとも作用体2と可撓板5に接触するように着設し
てもよく、また、図3の断面図(a)及び平面図(b)
に示す力センサ33のように、少なくとも作用体2と支
台3における中空部4の壁面に接触するように着設して
も構わない。但し、後述するように、粘弾性体10の重
量が検出感度の増加割合に寄与することから、粘弾性体
10の着設量が少ない場合には、検出感度の変化割合も
小さくなる。
For example, the viscoelastic body 10 has a structure similar to a force sensor 32 shown in a sectional view (a) and a plan view (b) of FIG.
It may be provided so as to be in contact with at least the working body 2 and the flexible plate 5, and the sectional view (a) and the plan view (b) of FIG.
The force sensor 33 may be attached so as to contact at least the wall surface of the hollow portion 4 of the working body 2 and the support 3 as shown in FIG. However, as described later, since the weight of the viscoelastic body 10 contributes to the increase rate of the detection sensitivity, when the amount of the viscoelastic body 10 attached is small, the change rate of the detection sensitivity also becomes small.

【0028】 更に、粘弾性体10の着接量が少ない場
合には、作用体2の部位のうち、変位量の大きい重り先
端部により近い部位に粘弾性体10が着接される方が錘
の変位抑制効果が高い。従って、耐衝撃性の観点では図
3の形態が図2の形態より好ましい。なお、図2、図3
の各断面図及び平面図は、図1(b)の断面図及び
(c)の平面図と同様の態様で描かれている。また、粘
弾性体10の表面の形態が曲線で描かれているが、この
ような形状に限定されるものでもない。
Further, in the case where the amount of contact of the viscoelastic body 10 is small, the portion of the operating body 2 where the viscoelastic body 10 is attached to a portion closer to the weight tip having a large displacement amount is the weight. High displacement suppressing effect. Therefore, the embodiment of FIG. 3 is more preferable than the embodiment of FIG. 2 from the viewpoint of impact resistance. 2 and 3
Are drawn in the same manner as the cross-sectional view of FIG. 1B and the plan view of FIG. In addition, although the form of the surface of the viscoelastic body 10 is drawn by a curve, it is not limited to such a shape.

【0029】 ところで、本発明において、「粘弾性体
が着設され」とは、「粘弾性体が構成部材と接触するよ
うに配設され、或いは構成部材を接着するように配設さ
れ」の意で用いることとする。従って、中空部4への粘
弾性体10の充填は、粘弾性体10の着設の一形態に過
ぎない。
By the way, in the present invention, “the viscoelastic body is attached” means that “the viscoelastic body is disposed so as to be in contact with the constituent member, or is disposed so as to adhere the constituent member”. It will be used at will. Therefore, the filling of the viscoelastic body 10 into the hollow portion 4 is only one mode of mounting the viscoelastic body 10.

【0030】 粘弾性体10が作用体2と同様の効果を
有していることから、粘弾性体10は、必ず作用体2の
少なくとも一部に接していることが必要とされるのみな
らず、連続的に他の部材と接触している必要もある。従
って、作用体2のみに粘弾性体10が付着しているよう
な状態は、本発明の実施の形態から除外される。
Since the viscoelastic body 10 has the same effect as the working body 2, the viscoelastic body 10 is not only required to be in contact with at least a part of the working body 2 but also , Must also be in continuous contact with other members. Therefore, a state in which the viscoelastic body 10 is attached only to the acting body 2 is excluded from the embodiment of the present invention.

【0031】 粘弾性体10としては、シリコーンゲ
ル、寒天、こんにゃく等の高分子ゲル(ゲル状体)やシ
リコーンゴム、天然ゴム、ブタジエンゴム、スチレンゴ
ム、ブチルゴム、エチレン・プロピレンゴム、ニトリル
ゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴム等の高
分子ゴム(ゴム状体)、或いは伸縮性の良好な発泡体
(スポンジ状体)や、塩化ビニル、ポリスチレン、AB
S、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、アクリ
ル樹脂、フッ素樹脂、ポリカーボネート、メチルペンテ
ン樹脂、ポリウレタン、フェノール樹脂、メラミン樹
脂、エポキシ樹脂等のプラスチックが好適に用いられ
る。
The viscoelastic body 10 includes a polymer gel (gel body) such as silicone gel, agar, konjac, silicone rubber, natural rubber, butadiene rubber, styrene rubber, butyl rubber, ethylene propylene rubber, nitrile rubber, acrylic Polymer rubber (rubber-like body) such as rubber, urethane rubber, fluorine rubber, or foam with good elasticity (sponge-like body), vinyl chloride, polystyrene, AB
Plastics such as S, polyethylene, polypropylene, nylon, acrylic resin, fluororesin, polycarbonate, methylpentene resin, polyurethane, phenolic resin, melamine resin, and epoxy resin are preferably used.

【0032】 この中で、特にシリコーンゲルは、硬化
前は流動性に優れたゾル状(液状)であるために中空部
4への充填が容易に行え、また、粘度を調整して任意の
自立形状として配設することもできる等、種々の形状で
の力センサへの着設に好ましい特性を有している。ま
た、ゴム状体については、硬化前の性状として液状のも
のやペースト状のものがあるが、中空部4への充填が容
易な液状のものを用いることが好ましい。
Among them, the silicone gel, in particular, is a sol (liquid) having excellent fluidity before curing, so that the silicone gel can be easily filled into the hollow portion 4, and the viscosity can be adjusted to make the silicone gel free-standing. It has characteristics that are favorable for mounting on a force sensor in various shapes, for example, it can be arranged as a shape. As the rubber-like body, there are a liquid state and a paste state as properties before curing, but it is preferable to use a liquid state which can be easily filled into the hollow portion 4.

【0033】 図4に示した各断面図は、本発明の別の
実施形態を図1(b)と同様の態様で示したものであ
る。力センサ34A〜34Dは基板8に取り付けられ、
また、基板8に形成された孔部を利用して作用体2に補
助作用体7が取り付けられた形態を有している。そし
て、力センサ34A〜34Dは、それぞれ中空部4にお
ける粘弾性体10の着設量が異なる形態を有している。
Each cross-sectional view shown in FIG. 4 shows another embodiment of the present invention in the same manner as FIG. 1B. The force sensors 34A to 34D are attached to the substrate 8,
In addition, there is a form in which the auxiliary working body 7 is attached to the working body 2 using a hole formed in the substrate 8. Each of the force sensors 34A to 34D has a form in which the amount of the viscoelastic body 10 attached to the hollow portion 4 is different.

【0034】 また、図5には、図4に示された各力セ
ンサ34A〜34DのX軸、Y軸、Z軸の各方向につい
ての検出感度の変化率を、図10に示すような粘弾性体
10を全く着設していない力センサ34Eの検出感度を
基準としたときに、粘弾性体10の着設量の違いが検出
感度に及ぼす影響を示している。なお、表1に示すよう
に、粘弾性体10の着設量が耐衝撃性に及ぼす影響は、
力センサ34A〜34Dのいずれも同等である。
FIG. 5 shows the rate of change of the detection sensitivity of each of the force sensors 34 A to 34 D shown in FIG. 4 in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions, as shown in FIG. The graph shows the effect of the difference in the amount of the viscoelastic body 10 attached to the detection sensitivity on the basis of the detection sensitivity of the force sensor 34E in which the elastic body 10 is not attached at all. As shown in Table 1, the effect of the amount of the viscoelastic body 10 on impact resistance is as follows.
All of the force sensors 34A to 34D are equivalent.

【0035】[0035]

【表1】 [Table 1]

【0036】 図4に示されるように、作用体2の形状
は、図1に示した円柱状のものに限定されるものではな
く、部分的に凹凸を設けることも好ましい。また、補助
作用体7の形態についても、円柱状に限定されるもので
はない。但し、同形状の検知素子を用いて、X軸方向と
Y軸方向の検出感度に差を設けないようにする場合に
は、作用体2や補助作用体7は、Z軸について線対称な
形状とすることが好ましい。
As shown in FIG. 4, the shape of the acting body 2 is not limited to the columnar shape shown in FIG. 1, and it is also preferable to partially provide irregularities. Also, the form of the auxiliary action body 7 is not limited to a columnar shape. However, when using the same shape of the sensing element so as not to make a difference between the detection sensitivity in the X-axis direction and the detection sensitivity in the Y-axis direction, the operating body 2 and the auxiliary operating body 7 have shapes that are line-symmetric with respect to the Z axis. It is preferable that

【0037】 図5から明らかなように、粘弾性体10
の着設量が多くなるに従って検出感度が高くなっている
ことがわかる。つまり、粘弾性体10は作用体2と同様
の働きをしており、その着設量が多くなると作用体とし
て働く質量が増大することから、検出感度が増加してい
るものと考えられる。なお、粘弾性体10中に気泡が含
まれていても、その体積割合が小さい場合には、特に検
出感度の増加に悪影響を及ぼすものではない。
As is clear from FIG. 5, the viscoelastic body 10
It can be seen that the detection sensitivity increases as the amount of attachment increases. In other words, the viscoelastic body 10 functions in the same manner as the working body 2, and as the amount of attachment increases, the mass acting as the working body increases, so it is considered that the detection sensitivity is increased. In addition, even if bubbles are included in the viscoelastic body 10, when the volume ratio is small, it does not particularly adversely affect the increase in the detection sensitivity.

【0038】 ところで、また、粘弾性体10の流動性
が大きい場合には、作用体2と粘弾性体10との接触面
積が変化することが原因となって、検出感度が経時的に
変化することも明らかとなっている。従って、粘弾性体
10と作用体2との接触面積が一定となるように、粘弾
性体10の硬度を適度なものとするか、粘弾性体10の
外部へ流出への流出を防止するように、力センサの構造
を工夫することが好ましい。
Meanwhile, when the fluidity of the viscoelastic body 10 is large, the detection sensitivity changes over time due to a change in the contact area between the acting body 2 and the viscoelastic body 10. It is also clear. Therefore, the hardness of the viscoelastic body 10 is set to be appropriate so that the contact area between the viscoelastic body 10 and the working body 2 is constant, or the viscoelastic body 10 is prevented from flowing out to the outside. In addition, it is preferable to devise the structure of the force sensor.

【0039】 例えば、図4(d)に示した力センサ3
4Dは、基板8を更に別の基板11上に配設し、基板1
1に形成された孔部12を利用して、粘弾性体10を中
空部4へ注入した後に硬化させ、孔部12を樹脂13で
閉塞した構造を有している。勿論、粘弾性体10の流出
を防止する構造は、このような形態に限定されるもので
はない。
For example, the force sensor 3 shown in FIG.
4D arranges the substrate 8 on another substrate 11 and
The viscoelastic body 10 is injected into the hollow portion 4 by using the hole portion 12 formed in 1 and then cured, and the hole portion 12 is closed with the resin 13. Of course, the structure for preventing the viscoelastic body 10 from flowing out is not limited to such a form.

【0040】 さて、従来は、各軸方向の検出感度の調
整にあたっては、検知素子の一部をレーザやダイシング
によって削除し、検知素子の有効作動面積を変化させる
等の手段が用いられていた。しかし、本発明のように粘
弾性体の着設量によって検出感度の増加割合が変化する
ことを利用すれば、レーザ装置等の高価な機械設備を必
要とする加工を用いずとも、検出感度の調整が容易に行
うことが可能となる。このような粘弾性体の着設量を変
えるというトリミング方法は、機械コストがかからず、
また、作業も容易であることから、製造工程の短縮と簡
略化、製品の低コスト化に大きく寄与する。
Conventionally, in adjusting the detection sensitivity in each axial direction, a method has been used in which a part of the sensing element is deleted by laser or dicing to change the effective operating area of the sensing element. However, by utilizing the fact that the rate of increase in the detection sensitivity varies depending on the amount of the viscoelastic body attached as in the present invention, the detection sensitivity can be reduced without using a process that requires expensive mechanical equipment such as a laser device. Adjustment can be easily performed. Such a trimming method of changing the attachment amount of the viscoelastic body does not require mechanical costs,
Further, since the work is easy, it greatly contributes to shortening and simplification of the manufacturing process and cost reduction of the product.

【0041】 次に、粘弾性体の着設の形態について、
力センサ31と基本構成部材を同じくして構成された具
体例により説明する。先ず、図6(図6(a)は図1
(b)の断面図に相当し、図6(b)は図1(c)の平
面図に相当する。)に示した力センサ35は、粘弾性体
10を作用体2の一部と可撓板5の一部に着設した形態
を示しており、図2に記載した力センサ32と比較する
と粘弾性体10が支台3の中空部4壁面と接していない
点のみが異なる。
Next, regarding the form of attachment of the viscoelastic body,
A description will be given of a specific example in which the basic components are the same as the force sensor 31. First, FIG. 6 (FIG. 6 (a)
6B corresponds to the cross-sectional view, and FIG. 6B corresponds to the plan view of FIG. 2) shows a form in which the viscoelastic body 10 is attached to a part of the operating body 2 and a part of the flexible plate 5, and the viscoelastic body 10 is compared with the force sensor 32 shown in FIG. The only difference is that the elastic body 10 is not in contact with the wall of the hollow portion 4 of the support 3.

【0042】 力センサ31〜35における粘弾性体1
0の着設状態から明らかなように、粘弾性体10は支台
3の中空部4を充填するように着設される必要はない
が、作用体2について対称性よく着設されることが好ま
しい。これは、作用体2について非対称となるように部
分的に粘弾性体10を着設した場合には、作用体2と粘
弾性体10を合わせた重心の位置が、作用体2のみの場
合と異なる位置へシフトし、その結果、各軸方向での検
出感度に差が生ずるようになるためである。なお、逆に
このことを利用して、故意に所定の軸方向のみの検出感
度を変えることも可能である。
Viscoelastic body 1 in force sensors 31 to 35
As is clear from the mounting state of No. 0, the viscoelastic body 10 does not need to be mounted so as to fill the hollow portion 4 of the support 3, but may be mounted with good symmetry with respect to the working body 2. preferable. This is different from the case where the viscoelastic body 10 is partially attached so as to be asymmetric with respect to the working body 2, and the position of the center of gravity of the combination of the working body 2 and the viscoelastic body 10 is only the working body 2. This is because the position is shifted to a different position, and as a result, a difference occurs in the detection sensitivity in each axis direction. Conversely, by utilizing this, it is also possible to intentionally change the detection sensitivity only in a predetermined axial direction.

【0043】 次に、図7(a)(b)に、粘弾性体1
0が作用体2と力センサを配設する基板8の一部に接触
するように着設された形態を有する力センサ36A・3
6Bの断面図を示す。なお、図7(a)、(b)の各図
は、図1(b)の断面図に相当するものである。
Next, FIGS. 7A and 7B show the viscoelastic body 1.
0 is a force sensor 36A.3 having a configuration in which it is attached so as to contact a part of the substrate 8 on which the acting body 2 and the force sensor are disposed.
FIG. 6B shows a cross-sectional view of FIG. 7A and 7B correspond to the cross-sectional view of FIG. 1B.

【0044】 力センサ36A・36Bは、前述した力
センサ34B〜34Dにおける粘弾性体10の着設状態
を変化させ、また、補助作用体7を配設していない形態
を有している。つまり、力センサ36Aでは作用体2と
基板8に接触するように、力センサ36Bでは作用体2
と支台3及び基板8に接触するように、それぞれ粘弾性
体10が着設されている。
The force sensors 36A and 36B have a configuration in which the attached state of the viscoelastic body 10 in the above-described force sensors 34B to 34D is changed, and the auxiliary action body 7 is not provided. That is, the force sensor 36A contacts the operating body 2 and the substrate 8 while the force sensor 36B
The viscoelastic body 10 is provided so as to be in contact with the support 3 and the substrate 8.

【0045】 基板8上には、他の配線部品や演算素
子、電気制御素子等を配設することができる。従って、
基板8は支台3と同様に静的部材の1つであり、作用体
2と基板8とに接触するように粘弾性体10を着設する
ことにより、前述した力センサ31〜35と同様に検出
感度調整の効果を得ることができるようになる。
On the substrate 8, other wiring components, arithmetic elements, electric control elements, and the like can be provided. Therefore,
The substrate 8 is one of the static members like the abutment 3, and is provided with the viscoelastic body 10 so as to be in contact with the operating body 2 and the substrate 8, so that the substrate 8 is similar to the force sensors 31 to 35 described above. Thus, the effect of adjusting the detection sensitivity can be obtained.

【0046】 なお、図4と図7に記載の力センサ34
B〜34Dと36A・36Bとを組み合わせると、力セ
ンサ36A・36Bにおける粘弾性体10の着設状態に
おいて、補助作用体7を配設することが可能であること
は、容易に考えられ得る。
The force sensor 34 shown in FIGS. 4 and 7
When B-34D is combined with 36A / 36B, it can be easily conceived that the auxiliary working body 7 can be provided in the state where the viscoelastic body 10 is attached to the force sensors 36A / 36B.

【0047】 さて、上述したように、本発明の力セン
サを基板上に配設した場合においては、更にこの基板全
体を缶体により覆うことで、湿度や埃といった力センサ
に悪影響を及ぼす環境から保護することができる。そし
て、力センサは、このようなパッケージとした状態(以
下、力センサが缶体内に配設された形態を「センサパッ
ケージ」という。)で、各種のデバイスや装置に組み込
まれることが好ましい。従って、センサパッケージの缶
体もまた静的部材の1つとなり得ることから、作用体と
缶体(缶体の壁面)とに接触するように粘弾性体を着設
することによっても、力センサの検出感度の調整を図る
ことができる。
As described above, when the force sensor of the present invention is provided on a substrate, by covering the entire substrate with a can body, the environment that adversely affects the force sensor, such as humidity and dust, is removed. Can be protected. The force sensor is preferably incorporated into various devices and apparatuses in such a package state (hereinafter, the form in which the force sensor is disposed in the can body is referred to as a “sensor package”). Therefore, since the can body of the sensor package can also be one of the static members, the force sensor can also be provided by attaching the viscoelastic body so as to contact the working body and the can body (wall surface of the can body). Can be adjusted.

【0048】 図8(a)〜(c)は、粘弾性体10
が、作用体2と、基板8が配設される缶体9の一部とに
接触するように着設された力センサ37A〜37Cの断
面図(図7と同様。)である。力センサ37Aでは作用
体2と缶体9とに接触するように、力センサ37Bでは
作用体2と支台3及び缶体9とに接触するように、力セ
ンサ37Cでは支台3の中空部が充填され、かつ、基板
8と缶体9とに接触するように、それぞれ粘弾性体10
が着設された形態を有している。
FIGS. 8A to 8C show the viscoelastic body 10.
Is a sectional view (similar to FIG. 7) of force sensors 37A to 37C attached so as to come into contact with the operating body 2 and a part of the can body 9 on which the substrate 8 is disposed. The force sensor 37A is in contact with the working body 2 and the can 9; the force sensor 37B is in contact with the working body 2 and the support 3 and the can 9; Are filled and the viscoelastic bodies 10 are respectively contacted with the substrate 8 and the can 9.
Is provided.

【0049】 さて、上述のように所定の位置に粘弾性
体を着設し、着設量を制御することによって検出感度の
調整が可能となるが、加えて、本発明の力センサにおい
ては、力センサに大きな外力が作用した場合に、粘弾性
体が作用体の過剰な変位を抑制し、また、測定周波数
(数Hz〜数十Hz)における検出感度を極端に低下さ
せることなく、共振周波数(数kHz〜数十kHz)に
おけるQ値を下げるという効果も得られる。従って、本
発明の力センサは耐衝撃性に優れるという特徴をも有す
るものである。
As described above, the detection sensitivity can be adjusted by attaching the viscoelastic body at a predetermined position and controlling the attachment amount. In addition, in the force sensor of the present invention, When a large external force acts on the force sensor, the viscoelastic body suppresses the excessive displacement of the acting body, and does not extremely lower the detection sensitivity at the measurement frequency (several Hz to several tens Hz) without changing the resonance frequency. The effect of lowering the Q value at (several kHz to several tens kHz) can also be obtained. Therefore, the force sensor of the present invention also has a feature of being excellent in impact resistance.

【0050】 さて、次に本発明の力センサの製造方法
について説明する。力センサ31等は、各部材を個々
に、種々の材料を用いて作製した後、接着剤等を用いて
接合し、作製することが可能であるが、この場合には、
部品点数が多く生産工程も複雑となり易い問題がある。
そこで、本発明においては、セラミックスグリーンシー
トを用いたグリーンシート積層法により、作用体2と支
台3並びに可撓板5を一体焼成して形成する方法が好適
に採用される。
Next, a method for manufacturing the force sensor of the present invention will be described. The force sensor 31 and the like can be manufactured by individually manufacturing each member using various materials, and then bonding and using an adhesive or the like. In this case,
There is a problem that the number of parts is large and the production process is likely to be complicated.
Therefore, in the present invention, a method in which the working body 2, the support 3, and the flexible plate 5 are integrally fired and formed by a green sheet laminating method using a ceramic green sheet is suitably adopted.

【0051】 セラミックス粉末にバインダや溶剤、可
塑剤等を混合して作製したスラリーを、ドクターブレー
ド法(スリップキャスティング)やカレンダロール法を
用いてグリーンシートを作製する。或いは、グリーンシ
ートは、セラミックス粉末にバインダや溶剤、可塑剤を
加えて混練してたものを押出成形法等を用いても作製す
ることができる。グリーンシートは、所定厚みを有する
薄板状シートであり、可撓性、加工性に富み、切断や穴
開け、接着が容易であるという特徴を有する。従って、
所望形状の断層形状に打ち抜き、切断等した複数のグリ
ーンシートを所定位置において積層し、熱圧着(熱プレ
ス)等により一体化した後、焼成することで、作用体2
と支台3並びに可撓板5を所定形状として一体的に形成
した力センサを得ることが可能となる。以下、このよう
な力センサの作製方法を「グリーンシート積層法」とい
う。
A green sheet is prepared from a slurry prepared by mixing a binder, a solvent, a plasticizer, and the like with ceramic powder using a doctor blade method (slip casting) or a calendar roll method. Alternatively, the green sheet can also be prepared by adding a binder, a solvent, and a plasticizer to a ceramic powder and kneading the mixture, using an extrusion molding method or the like. The green sheet is a thin sheet having a predetermined thickness, and is characterized by having excellent flexibility and workability, and being easy to cut, punch, and adhere. Therefore,
A plurality of green sheets punched and cut into a desired tomographic shape are laminated at a predetermined position, integrated by thermocompression bonding (hot press) or the like, and then fired to obtain the working body 2.
It is possible to obtain a force sensor integrally formed with the support 3 and the flexible plate 5 in a predetermined shape. Hereinafter, such a method of manufacturing a force sensor is referred to as a “green sheet laminating method”.

【0052】 グリーンシート積層法を用いた場合に
は、力センサ自体の薄型化が容易で、グリーンシート毎
の厚み再現性やグリーンシート全体の厚み均一性に優れ
るため、可撓板の薄板化、及び可撓板の厚みの精密な制
御が容易である利点がある。従って、グリーンシート積
層法により作製された力センサは、可撓板を撓み易く形
成して検出感度を向上させることができると共に、可撓
板毎の、或いは可撓板の部位毎の撓みバラツキが小さ
く、このため力センサ毎の特性バラツキを小さくできる
という特徴を有する。
When the green sheet laminating method is used, it is easy to reduce the thickness of the force sensor itself, and the thickness reproducibility of each green sheet and the uniformity of the entire green sheet are excellent. In addition, there is an advantage that precise control of the thickness of the flexible plate is easy. Therefore, the force sensor manufactured by the green sheet laminating method can improve the detection sensitivity by forming the flexible plate so as to be easily bent, and also has a variation in the deflection of each flexible plate or each part of the flexible plate. It has a feature that it is small, and therefore, the characteristic variation of each force sensor can be reduced.

【0053】 また、グリーンシートの厚さを制御し、
或いは所定厚みのグリーンシートを用いた場合であって
も、グリーンシートの積層数を適宜選択することによ
り、各部の厚み調整を容易に行うことができる。つま
り、作用体等を別体で作製する場合のように、いちいち
設計形状毎に異なる大きさの部品を作製する必要がな
い。こうして、特にX軸、Y軸方向の検出感度に影響を
与える作用体の厚みをグリーンシートの積層数により調
整して、Z軸方向の検出感度と均衡させることも容易で
あり、電気回路による電気的校正の手間を少なくし、或
いは省くことができるようになる。
Further, by controlling the thickness of the green sheet,
Alternatively, even when a green sheet having a predetermined thickness is used, the thickness of each part can be easily adjusted by appropriately selecting the number of stacked green sheets. That is, unlike the case where the working body and the like are manufactured separately, there is no need to manufacture parts having different sizes for each design shape. In this way, it is easy to balance the detection sensitivity in the Z-axis direction by adjusting the thickness of the acting body, which particularly affects the detection sensitivity in the X-axis and Y-axis directions, by the number of stacked green sheets. This makes it possible to reduce or eliminate the labor required for objective calibration.

【0054】 更に、作用体、支台、可撓板の各々につ
いて断層形状に切断した薄板を積層するところ、部材毎
に異なる厚みのグリーンシートを選択することが可能と
なるため、可撓板には可撓性の高い肉薄のグリーンシー
トを、重錘及び支台には剛性の高い肉厚のグリーンシー
トを用いる等の使い分けが可能となり、一体成形であり
ながら、可撓部は撓み易く、作用体及び支台は剛性の高
い高感度かつ高精度な力センサを得ることが可能とな
る。
Further, when thin plates cut into a tomographic shape are laminated for each of the working body, the abutment, and the flexible plate, it becomes possible to select a green sheet having a different thickness for each member. Can be selectively used, such as using a thin green sheet having high flexibility, and using a green sheet having high rigidity for the weight and abutment. The flexible portion is easily bent while being integrally formed. The body and the abutment make it possible to obtain a highly sensitive and accurate force sensor with high rigidity.

【0055】 なお、グリーンシート積層法を用いた場
合には、1枚のグリーンシートから、金型を用いた打ち
抜き等により多くのシート部品を得ることができるた
め、生産性に優れ、高精度な力センサを低コストで提供
可能であるといった利点や、グリーンシートにスクリー
ン印刷等の厚膜法の技術を用いて下部電極、圧電体、上
部電極を形成して一体焼成することにより製造工程の短
縮を容易に図ることができる等の利点もある。
When the green sheet laminating method is used, many sheet components can be obtained from one green sheet by punching using a die or the like, so that the productivity is excellent and the precision is high. The advantage that force sensors can be provided at low cost, and the manufacturing process can be shortened by forming the lower electrode, piezoelectric body, and upper electrode using green film technology such as screen printing on the green sheet and firing them integrally. There is also an advantage that it can be easily achieved.

【0056】 以下、本発明の力センサの製造方法につ
いて詳述する。先ず、グリーンシートの打ち抜き加工に
よって、力センサの製造のために準備されるグリーンシ
ート部材(以下、「シート部材」という。)の例を図9
に示す。ここで、1層目のシート部材21は主に可撓板
を形成するものであるが、支台の上側表面部分をも形成
する。2層目のシート部材22Aは支台を、シート部材
22Bは作用体をそれぞれ形成するものである。これら
のシート部材22A・22Bは、所定の厚みが得られる
ように複数層ほど積層して用いることが好ましい。な
お、シート部材21・22A・22Bには、積層時の位
置決めに用いられる基準孔25が設けられている。
Hereinafter, a method for manufacturing the force sensor of the present invention will be described in detail. First, FIG. 9 shows an example of a green sheet member (hereinafter, referred to as a “sheet member”) prepared for manufacturing a force sensor by punching a green sheet.
Shown in Here, the sheet member 21 of the first layer mainly forms a flexible plate, but also forms the upper surface portion of the abutment. The sheet member 22A of the second layer forms an abutment, and the sheet member 22B forms an action body. These sheet members 22A and 22B are preferably used by laminating a plurality of layers so as to obtain a predetermined thickness. The sheet members 21, 22A and 22B are provided with reference holes 25 used for positioning during lamination.

【0057】 こうして準備された各種のシート部材2
1・22A・22Bを、それぞれのシート部材21・2
2A・22Bに形成された基準孔25を、圧着金具下台
に立てられた位置決めピンに通しながら順次積層し、最
後に圧着金具上台を重ね合わせて、積層方向に熱プレス
等を行うことでシート部材21・22A・22Bを一体
化する。こうして一体化されて得られた積層体(バル
ク)を脱脂、焼成することで、力センサの作用体と支台
並びに可撓板を一体的に形成することができる。
Various sheet members 2 thus prepared
1.2A and 22B are connected to the respective sheet members 21 and 2
The reference holes 25 formed in the 2A and 22B are sequentially laminated while passing through the positioning pins set on the lower base of the crimping fitting, and finally, the upper base of the crimping fitting is superimposed, and hot pressing or the like is performed in the laminating direction to perform sheet pressing. 21 / 22A / 22B are integrated. By degreasing and firing the laminated body (bulk) thus obtained, the working body of the force sensor, the support, and the flexible plate can be integrally formed.

【0058】 続いて、得られた焼成体における可撓板
の外表面(上面)に、圧電素子を形成する。圧電素子の
形成にあたっては、スクリーン印刷法を用いて電極ペー
ストを印刷、焼成した後に、圧電セラミックスペースト
を印刷して焼成し、更に電極ペーストを印刷して焼成す
る逐次印刷/焼成による方法や、スクリーン印刷法を用
いて、電極ペーストと圧電セラミックスペーストを積層
印刷して一回で焼成する方法が好適に用いられる。ま
た、スパッタ法等により形成することも可能である。ま
た、圧電素子からは電極リードを引き出す必要がある
が、この電極リードの形成は圧電素子の電極形成と同時
に行うと、生産工程上、好ましい。
Subsequently, a piezoelectric element is formed on the outer surface (upper surface) of the flexible plate in the obtained fired body. In forming the piezoelectric element, an electrode paste is printed and fired using a screen printing method, then a piezoelectric ceramic paste is printed and fired, and then the electrode paste is printed and fired. A printing method is preferably used in which an electrode paste and a piezoelectric ceramic paste are stacked and printed and fired at one time. Further, it can be formed by a sputtering method or the like. Although it is necessary to draw out electrode leads from the piezoelectric element, it is preferable in terms of production process to form the electrode leads simultaneously with the formation of the electrodes of the piezoelectric element.

【0059】 なお、シート部材21の表面に、予め圧
電素子を積層印刷により成形しておき、バルクの焼成と
同時に圧電素子を形成することも可能である。但し、こ
の場合には、圧電素子の焼成温度をバルクの焼成温度に
合わせることが必要となる。
It is also possible to form a piezoelectric element on the surface of the sheet member 21 in advance by laminating printing, and to form the piezoelectric element simultaneously with firing of the bulk. However, in this case, it is necessary to adjust the firing temperature of the piezoelectric element to the firing temperature of the bulk.

【0060】 次に、力センサ31・34B〜34Eの
ように中空部4に粘弾性体10が充填される場合には、
液状原料を注射器等を用いて中空部4へ注入し、その後
に硬化するといった方法により、粘弾性体10の着設が
可能である。この方法は、力センサ32・37Cにおけ
る粘弾性体10の着設にも好適に用いられる。また、液
状原料の粘度を適宜調節して、ある程度の形状維持が可
能でしかも表面に粘性が残る状態とすれば、力センサ3
3・35における粘弾性体10の形態として着設するこ
とも可能であり、この方法は、基板8に配設された力セ
ンサ36A・36Bや、更に缶体9に配設された力セン
サ37A・37Bについても、同様に用いることができ
る。
Next, when the viscoelastic body 10 is filled in the hollow portion 4 as in the case of the force sensors 31 and 34B to 34E,
The viscoelastic body 10 can be attached by a method of injecting the liquid raw material into the hollow portion 4 using a syringe or the like and then hardening. This method is also suitably used for attaching the viscoelastic body 10 in the force sensors 32 and 37C. If the viscosity of the liquid raw material is appropriately adjusted so that the shape can be maintained to some extent and the surface remains viscous, the force sensor 3
It is also possible to mount the viscoelastic body 10 in the form of the viscoelastic body 3 and 35. This method is based on the force sensors 36A and 36B provided on the substrate 8 and the force sensor 37A provided on the can body 9 as well. -37B can be similarly used.

【0061】 次に、上述したグリーンシート積層法を
用いた場合の各部材(粘弾性体を除く。)に好適に使用
される材料等について説明する。グリーンシートを構成
するセラミックス材料としては、シート成形性が良好で
あり、焼結体においては靭性が大きく、かつ高強度であ
るジルコニアを主成分とするものが好適に用いられ、安
定化ジルコニア、部分安定化ジルコニアのいずれをも用
いることが可能であるが、積層一体化されたバルクの一
体焼成が可能な範囲で、種々の異なるセラミック材料を
併用して用いることも可能である。こうして、測定感度
の向上や機械的破壊に対する信頼性の向上を図ることを
容易に行うことができる。
Next, materials and the like suitably used for each member (excluding the viscoelastic body) when the above-described green sheet laminating method is used will be described. As the ceramic material constituting the green sheet, a material mainly composed of zirconia, which has good sheet formability, has high toughness in a sintered body, and has high strength, is suitably used. Any of stabilized zirconia can be used, but it is also possible to use various different ceramic materials in combination as long as the laminated and integrated bulk can be integrally fired. Thus, it is possible to easily improve the measurement sensitivity and the reliability against mechanical destruction.

【0062】 次に、圧電素子の一要素である圧電体に
ついては、ジルコン酸チタン酸鉛(PZT)やマグネシ
ウムニオブ酸鉛(PMN)、ニッケルニオブ酸鉛(PN
N)等の圧電特性に優れた圧電セラミックスが好適に用
いられる。また、電極材としては、銀(Ag)、金(A
u)、パラジウム(Pd)、白金(Pt)或いはこれら
の合金を用いることが好ましい。特にPdやPtといっ
た高融点金属を用いた場合には、圧電体との同時焼成が
容易であると共に、可撓板等との一体焼成も容易に行う
ことができ、好ましい。その他、作製工程に依存する
が、銅(Cu)やニッケル(Ni)、アルミニウム(A
l)等、種々の金属材料を電極及び電極リードとして用
いることができる。
Next, for a piezoelectric element which is one element of the piezoelectric element, lead zirconate titanate (PZT), lead magnesium niobate (PMN), and lead nickel niobate (PN)
Piezoelectric ceramics having excellent piezoelectric characteristics such as N) are preferably used. In addition, silver (Ag), gold (A
u), palladium (Pd), platinum (Pt) or an alloy thereof is preferably used. In particular, when a high melting point metal such as Pd or Pt is used, simultaneous firing with a piezoelectric body is easy and integral firing with a flexible plate or the like can be easily performed, which is preferable. In addition, although it depends on the manufacturing process, copper (Cu), nickel (Ni), aluminum (A
Various metal materials such as 1) can be used for the electrode and the electrode lead.

【0063】 なお、本発明において、圧電体としては
圧電材料若しくは電歪材料のいずれを用いても構わな
い。また、圧電体の気孔率は50%以下であることが好
ましく、20%以下であることが更に好ましい。気孔率
が高すぎると十分な圧電/電歪特性を得ることが困難と
なるからである。この場合の気孔率は、圧電体の断面を
脱粒しないように鏡面研磨し、その断面をSEM等を用
いて観察した場合の視野面積に対して、気孔部分の面積
が占める割合で規定したものを指す。
In the present invention, any of a piezoelectric material and an electrostrictive material may be used as the piezoelectric body. The porosity of the piezoelectric body is preferably 50% or less, more preferably 20% or less. If the porosity is too high, it is difficult to obtain sufficient piezoelectric / electrostrictive characteristics. The porosity in this case is defined as the ratio occupied by the area of the porosity portion with respect to the visual field area when the cross section of the piezoelectric body is mirror-polished so as not to fall off, and the cross section is observed using an SEM or the like. Point.

【0064】 以上、本発明の力センサに関して、検知
素子として圧電素子を用いた場合を例に、その実施の形
態について説明してきたが、本発明がこれらの実施の形
態に限定されるものでないことはいうまでもない。即
ち、力センサの構造に関しては、各実施形態の特徴をそ
れぞれに組み合わせることができ、また、本発明の趣旨
を逸脱しない範囲内において、各部の形状等に種々の変
更を加え得るものであることが理解されるべきである。
例えば、発明者らは、先に特願平10−87133号
に、可撓板の形状並びに組成を種々に異ならしめた力セ
ンサ(三軸センサ)を開示しているが、このような力セ
ンサ(三軸センサ)についても、本発明の主な趣旨たる
粘弾性体の着設による検出感度の増加を図ることが可能
である。
As described above, the embodiments of the force sensor according to the present invention have been described using a piezoelectric element as a sensing element as an example, but the present invention is not limited to these embodiments. Needless to say. That is, regarding the structure of the force sensor, the features of each embodiment can be combined with each other, and various changes can be made to the shape of each part without departing from the gist of the present invention. Should be understood.
For example, the present inventors previously disclosed in Japanese Patent Application No. 10-87133 a force sensor (three-axis sensor) in which the shape and composition of a flexible plate were varied in various ways. Also for the (three-axis sensor), it is possible to increase the detection sensitivity by attaching the viscoelastic body, which is the main purpose of the present invention.

【0065】 また、上述した実施の形態においては、
X−Y平面における支台の外形(上面及び下面の形状)
は四角形であり、その中空部は円柱形であったが、この
ような形状に限定されるものではない。例えば、X−Y
平面における支台の外形を円形、楕円形とすることが可
能であり、また、前述した通り、作用体の形状について
も、上述した円柱状の他、角柱状等の種々の形状とする
ことができる。
In the above-described embodiment,
External shape of abutment in XY plane (shape of upper surface and lower surface)
Is a square, and the hollow portion is a column, but the shape is not limited to such a shape. For example, XY
It is possible to make the outer shape of the abutment in a plane circular or elliptical, and as described above, the shape of the acting body may be various shapes such as a prismatic shape in addition to the columnar shape described above. it can.

【0066】 可撓板については、上述した全ての実施
の形態において、厚みが一定である1枚板の状態のもの
を例示したが、必ずしも可撓板の厚みは一定である必要
はなく、また、可撓板は支台上面において、中空部を完
全に閉塞するように支台に横架される必要もない。例え
ば、作用体や支台との接合部分の近傍は厚く、中間が薄
い可撓板を用いたり、また、ある軸方向への作用体の変
位を抑制すべく、可撓板に梁を設ける等して、厚みの異
なる部分を有する可撓板を用いることが可能であり、更
に、所定幅を有する板状の可撓板を、支台上面を完全に
閉塞することなく、中空部に跨設しても構わない。この
ような各部材の形状は、検出する力の検出方位数の選択
と力センサの用途に応じて、適宜、決定すればよい。
As for the flexible plate, in all of the above-described embodiments, a single plate having a constant thickness has been illustrated, but the thickness of the flexible plate does not necessarily have to be constant. In addition, the flexible plate does not need to be laid on the support so as to completely close the hollow portion on the support. For example, a flexible plate that is thick near the joint with the working body and the abutment and thin in the middle is used, or a beam is provided on the flexible plate to suppress the displacement of the working body in a certain axial direction. It is possible to use a flexible plate having portions having different thicknesses, and further, a plate-like flexible plate having a predetermined width is straddled over the hollow portion without completely closing the upper surface of the abutment. It does not matter. Such a shape of each member may be appropriately determined according to the selection of the number of detection directions of the force to be detected and the use of the force sensor.

【0067】 検知素子は圧電素子に限られず、作用体
の変位そのもの、或いは作用体の変位に基づいて可撓板
に生ずる撓みを検知して、その撓み量を電気的信号に変
換するものであればよい。例えば、静電容量変化を利用
するもの、ピエゾ抵抗の変化を利用するもの等を用いる
ことができる。静電容量変化を利用するものとしては、
可撓板或いは作用体の表面に設けた一対の電極と、この
電極に挟まれた誘電体と、電極に接続する電子回路を有
し、この特定の空間に荷電される静電容量を電子回路に
より検出するものが挙げられる。ピエゾ抵抗の変化を利
用するものとしては、歪みゲージに代表される素子を挙
げることができる。なお、その他にも導体の伸縮による
抵抗変化を利用するものを用いることもできる。
The detecting element is not limited to the piezoelectric element, and may be any element that detects the displacement of the working body itself or the bending generated on the flexible plate based on the displacement of the working body, and converts the amount of bending to an electric signal. I just need. For example, a device using a change in capacitance, a device using a change in piezoresistance, and the like can be used. As a method using the change in capacitance,
It has a pair of electrodes provided on the surface of a flexible plate or a working body, a dielectric sandwiched between the electrodes, and an electronic circuit connected to the electrodes, and the capacitance charged in this specific space is expressed by an electronic circuit. That are detected by the following method. An element typified by a strain gauge can be used as a device utilizing a change in piezoresistance. In addition, a device utilizing a resistance change due to expansion and contraction of a conductor can also be used.

【0068】[0068]

【発明の効果】 上述の通り、本発明の力センサ及びそ
の感度調整方法によれば、粘弾性体の充填量を制御する
ことによって検出感度を調整することもできるので、製
造工程における従来のレーザ等を用いたトリミングに替
えて、簡単にしかも安価に検出感度を調整することが可
能となる。更に、本発明の力センサは、共振周波数にお
けるQ値の低減が図られているため、耐衝撃性に優れ、
信頼性にも優れるものである。なお、グリーンシート積
層法を用いることにより、個々の力センサの特性を均質
化しつつ、生産効率の向上を図ることが可能であり、低
コスト化が実現されるという優れた効果をも奏する。
As described above, according to the force sensor and the sensitivity adjustment method of the present invention, since the detection sensitivity can be adjusted by controlling the filling amount of the viscoelastic body, the conventional laser in the manufacturing process can be adjusted. Instead of trimming using, for example, the detection sensitivity can be adjusted easily and inexpensively. Furthermore, the force sensor according to the present invention has excellent impact resistance because the Q value at the resonance frequency is reduced.
It is also excellent in reliability. By using the green sheet laminating method, it is possible to improve the production efficiency while homogenizing the characteristics of the individual force sensors, and there is also an excellent effect that the cost can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の力センサの一実施形態を示す平面図
及び断面図である。
FIG. 1 is a plan view and a sectional view showing an embodiment of a force sensor of the present invention.

【図2】 本発明の力センサの別の実施形態を示す断面
図及び平面図である。
FIG. 2 is a sectional view and a plan view showing another embodiment of the force sensor of the present invention.

【図3】 本発明の力センサの更に別の実施形態を示す
断面図及び平面図である。
FIG. 3 is a sectional view and a plan view showing still another embodiment of the force sensor of the present invention.

【図4】 本発明の力センサの更に別の実施形態を示す
断面図である。
FIG. 4 is a sectional view showing still another embodiment of the force sensor of the present invention.

【図5】 本発明の力センサにおける感度増加の様子を
示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing how the sensitivity of the force sensor of the present invention increases.

【図6】 本発明の力センサの更に別の実施形態を示す
断面図及び平面図である。
FIG. 6 is a sectional view and a plan view showing still another embodiment of the force sensor of the present invention.

【図7】 本発明の力センサの更に別の実施形態を示す
断面図である。
FIG. 7 is a sectional view showing still another embodiment of the force sensor of the present invention.

【図8】 本発明の力センサの更に別の実施形態を示す
断面図である。
FIG. 8 is a sectional view showing still another embodiment of the force sensor of the present invention.

【図9】 グリーンシート積層法に用いられるグリーン
シートの形状の一実施形態を示す平面図である。
FIG. 9 is a plan view showing one embodiment of a shape of a green sheet used for a green sheet laminating method.

【図10】 図4記載の力センサにおいて粘弾性体を着
設していない形態を示す断面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a mode in which a viscoelastic body is not provided in the force sensor shown in FIG. 4;

【図11】 従来の力センサの一実施形態を示す斜視図
である。
FIG. 11 is a perspective view showing one embodiment of a conventional force sensor.

【図12】 従来の力センサの一実施形態を示す断面図
である。
FIG. 12 is a sectional view showing an embodiment of a conventional force sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2…作用体(重錘)、3…支台、4…中空部、5…可撓
板、6…圧電素子、7…補助作用体、8…基板、9…缶
体、10…粘弾性体、11…基板、12…孔部、13…
樹脂、21・22A・22B…シート部材、25…基準
孔、31〜37C…力センサ、90…力センサ、91A
〜91E…上部電極、91F…下部電極、92…可撓
板、93…支台、94…重錘、95…力センサ、96…
重錘、97…可撓板、98…圧電素子。
2 ... Working body (weight), 3 ... Abutment, 4 ... Hollow part, 5 ... Flexible plate, 6 ... Piezoelectric element, 7 ... Auxiliary working body, 8 ... Substrate, 9 ... Can body, 10 ... Viscoelastic body , 11 ... substrate, 12 ... hole, 13 ...
Resin, 21 / 22A / 22B: Sheet member, 25: Reference hole, 31-37C: Force sensor, 90: Force sensor, 91A
-91E: upper electrode, 91F: lower electrode, 92: flexible plate, 93: support, 94: weight, 95: force sensor, 96:
Weight, 97: flexible plate, 98: piezoelectric element.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 史武 愛知県名古屋市瑞穂区須田町2番56号 日 本碍子株式会社内 Fターム(参考) 2F051 AA10 AB08 AC01 DA03 DB05 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Fumitake Takahashi 2-56, Suda-cho, Mizuho-ku, Nagoya-shi, Aichi Japan F-term (reference) 2F051 AA10 AB08 AC01 DA03 DB05

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 中空部を有する支台と、少なくとも1個
の検知素子が配設され、かつ、当該支台の中空部に横架
された可撓板と、当該支台の中空部において当該可撓板
に釣支された作用体を備えた力センサであって、 粘弾性体が、少なくとも当該作用体と当該可撓板に接触
するように、又は少なくとも当該作用体と当該支台にお
ける中空部壁面に接触するように、或いは少なくとも当
該作用体と当該力センサを配設する基板の一部若しくは
当該基板が配設される缶体の一部に接触するように着設
されてなることを特徴とする力センサ。
1. An abutment having a hollow portion, a flexible plate provided with at least one sensing element, and laterally suspended in the hollow portion of the abutment; A force sensor having an operating body supported by a flexible plate, wherein the viscoelastic body is in contact with at least the operating body and the flexible plate, or at least a hollow in the operating body and the support. That it is attached so as to be in contact with the inner wall surface, or at least to be in contact with a part of a substrate on which the operating body and the force sensor are disposed or a part of a can body on which the substrate is disposed. Characteristic force sensor.
【請求項2】 前記粘弾性体がシリコーンゲル若しくは
シリコーンゴムであることを特徴とする請求項1記載の
力センサ。
2. The force sensor according to claim 1, wherein the viscoelastic body is a silicone gel or a silicone rubber.
【請求項3】 前記作用体が前記粘弾性体に埋設された
構造を有することを特徴とする請求項1又は2記載の力
センサ。
3. The force sensor according to claim 1, wherein the action body has a structure embedded in the viscoelastic body.
【請求項4】 前記作用体を重錘として用い、外部から
作用する加速度を検知する加速度センサとして用いられ
ることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載
の力センサ。
4. The force sensor according to claim 1, wherein the acting body is used as a weight and used as an acceleration sensor for detecting an externally applied acceleration.
【請求項5】 グリーンシート積層法により、前記作用
体及び支台及び可撓板が一体的に形成されていることを
特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の力セン
サ。
5. The force sensor according to claim 1, wherein the working body, the abutment, and the flexible plate are integrally formed by a green sheet laminating method.
【請求項6】 ジルコニアを主成分としたグリーンシー
トを用いてなることを特徴とする請求項5記載の力セン
サ。
6. The force sensor according to claim 5, wherein a green sheet containing zirconia as a main component is used.
【請求項7】 前記可撓板と前記検知素子が一体的に形
成されていることを特徴とする請求項5又は6記載の力
センサ。
7. The force sensor according to claim 5, wherein the flexible plate and the sensing element are formed integrally.
【請求項8】 前記検知素子が圧電素子であることを特
徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の力セン
サ。
8. The force sensor according to claim 1, wherein the sensing element is a piezoelectric element.
【請求項9】 中空部を有する支台と、少なくとも1個
の検知素子が配設され、かつ、当該支台の中空部に横架
された可撓板と、当該支台の中空部において当該可撓板
に釣支された作用体を備えた力センサの感度調整方法で
あって、粘弾性体を、少なくとも当該作用体と当該可撓
板に接触するように、又は少なくとも当該作用体と当該
支台における中空部壁面に接触するように、或いは少な
くとも当該作用体と当該力センサを配設する基板の一部
若しくは当該基板が配設される缶体の一部に接触するよ
うに着設することを特徴とする力センサの感度調整方
法。
9. An abutment having a hollow portion, a flexible plate on which at least one sensing element is provided, and which is laterally bridged in the hollow portion of the abutment; A method for adjusting the sensitivity of a force sensor having an operating body supported by a flexible plate, wherein the viscoelastic body is brought into contact with at least the operating body and the flexible plate, or at least the operating body and the It is attached so as to be in contact with the hollow part wall surface of the abutment, or at least to be in contact with a part of the substrate on which the operating body and the force sensor are disposed or a part of a can body on which the substrate is disposed. A method for adjusting the sensitivity of a force sensor.
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Priority Applications (1)

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