JP2002082006A - 電磁誘導式力覚センサ - Google Patents
電磁誘導式力覚センサInfo
- Publication number
- JP2002082006A JP2002082006A JP2000272502A JP2000272502A JP2002082006A JP 2002082006 A JP2002082006 A JP 2002082006A JP 2000272502 A JP2000272502 A JP 2000272502A JP 2000272502 A JP2000272502 A JP 2000272502A JP 2002082006 A JP2002082006 A JP 2002082006A
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- JP
- Japan
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- coil
- substrate
- electromagnetic induction
- transmission
- induction type
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ２次元的に傾動することにより変位方向と変
位量を同時に検出する事が可能な電磁誘導式力覚センサ
を簡素な構成で高精度にする。 【解決手段】２次元的に傾動可能な送信用コイルを備え
た樹脂基板と、その樹脂基板と対面する位置に複数の受
信用コイルを備えた樹脂基板を有し、送信用コイルに交
流電流を流して交流磁界を発生させ、送信用コイル基板
が任意の方向に傾動することにより受信用コイルに流れ
る起電流の変化の差動成分に基づいて受信用コイル基板
に対する送信用コイル基板の２次元方向の傾斜を計測す
る電磁誘導式力覚センサとする。
位量を同時に検出する事が可能な電磁誘導式力覚センサ
を簡素な構成で高精度にする。 【解決手段】２次元的に傾動可能な送信用コイルを備え
た樹脂基板と、その樹脂基板と対面する位置に複数の受
信用コイルを備えた樹脂基板を有し、送信用コイルに交
流電流を流して交流磁界を発生させ、送信用コイル基板
が任意の方向に傾動することにより受信用コイルに流れ
る起電流の変化の差動成分に基づいて受信用コイル基板
に対する送信用コイル基板の２次元方向の傾斜を計測す
る電磁誘導式力覚センサとする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は２次元的に傾動する
ことにより変位方向と変位量を同時に検出する事が可能
な電磁誘導式力覚センサに関するものである。
ことにより変位方向と変位量を同時に検出する事が可能
な電磁誘導式力覚センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】コイルを構成して電磁誘導の原理に基づ
きセンシングするセンサは多岐に渡りあるが、そのほと
んどが１次元的（１軸）なものである。
きセンシングするセンサは多岐に渡りあるが、そのほと
んどが１次元的（１軸）なものである。
【０００３】交流磁界中に物体を置くと磁気回路の値が
変化して磁束に変化が生じ、同じ交流磁界中に置かれた
コイルに誘導される起電流の値が変化する。一般的に上
記コイルのことを受信用コイルと呼んでいる。
変化して磁束に変化が生じ、同じ交流磁界中に置かれた
コイルに誘導される起電流の値が変化する。一般的に上
記コイルのことを受信用コイルと呼んでいる。
【０００４】図５は電磁誘導の原理を説明した図であ
る。図５に示すようにコイル１５に交流電流源１７を接
続して電流を流すとコイル１５の周辺には交流磁界が形
成される。このコイル１５のことを一般的に送信用コイ
ルと呼ぶ。この交流磁界中に別のコイル１６を置くと前
記コイル１５に誘導されてコイル１６に起電流が発生す
る。この起電流はコイル１５に流れる電流の大きさ、コ
イル１５とコイル１６のギャップ長、またはコイル１６
のインダクタンス値の変化に応じた値となる。これらの
各既知因子のうち、いくつかを一定にすることでセンサ
として応用する事が可能である。
る。図５に示すようにコイル１５に交流電流源１７を接
続して電流を流すとコイル１５の周辺には交流磁界が形
成される。このコイル１５のことを一般的に送信用コイ
ルと呼ぶ。この交流磁界中に別のコイル１６を置くと前
記コイル１５に誘導されてコイル１６に起電流が発生す
る。この起電流はコイル１５に流れる電流の大きさ、コ
イル１５とコイル１６のギャップ長、またはコイル１６
のインダクタンス値の変化に応じた値となる。これらの
各既知因子のうち、いくつかを一定にすることでセンサ
として応用する事が可能である。
【０００５】例えば交流電流値とコイルのインダクタン
スを一定にしてコイル間のギャップ長を可変するような
方法がある。
スを一定にしてコイル間のギャップ長を可変するような
方法がある。
【０００６】この原理を応用して変位等を測定する技術
は従来から一般的に知られている。しかし、これらの測
定はいずれも１軸方向の変位量を測定するのが通例であ
る。
は従来から一般的に知られている。しかし、これらの測
定はいずれも１軸方向の変位量を測定するのが通例であ
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は受信コイル基
板に対し、２次元的に傾動可能な送信コイル基板の傾動
方向と変位量を同時に検出可能とし、しかもそれらの製
造作業が簡便であるばかりでなく、高精度に計測可能な
起電流変化を利用することにより小型化されたセンサで
精度良く測定できるようにした電磁誘導式力覚センサを
提供しようとするものである。
板に対し、２次元的に傾動可能な送信コイル基板の傾動
方向と変位量を同時に検出可能とし、しかもそれらの製
造作業が簡便であるばかりでなく、高精度に計測可能な
起電流変化を利用することにより小型化されたセンサで
精度良く測定できるようにした電磁誘導式力覚センサを
提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】２次元的に傾動可能な送
信用コイルを備えた樹脂基板と、その樹脂基板と対面す
る位置に複数の受信用コイルを備えた樹脂基板を有し、
送信用コイルに交流電流を流して交流磁界を発生させ、
送信用コイル基板が任意の方向に傾動することにより受
信用コイルに流れる起電流の変化の差動成分に基づいて
受信用コイル基板に対する送信用コイル基板の２次元方
向の傾斜を計測する電磁誘導式力覚センサとする。
信用コイルを備えた樹脂基板と、その樹脂基板と対面す
る位置に複数の受信用コイルを備えた樹脂基板を有し、
送信用コイルに交流電流を流して交流磁界を発生させ、
送信用コイル基板が任意の方向に傾動することにより受
信用コイルに流れる起電流の変化の差動成分に基づいて
受信用コイル基板に対する送信用コイル基板の２次元方
向の傾斜を計測する電磁誘導式力覚センサとする。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１は本発明の電磁誘導式力覚セ
ンサの断面図である。図１に示すように電磁誘導式力覚
センサは送信用コイル基板２を支持用ゴム５にて受信用
コイル基板３上に固定する。６は送信用コイル基板２に
設けられた支持突部で、支持突部６を傾動することで、
送信用コイル２も支持突部６の傾動方向に傾動するもの
である。前記支持用ゴム５は送信用コイル基板２の外周
部のみを支持する形状になっている。これにより支持用
ゴム５を挟んで送信用コイル基板２と受信用コイル基板
３はある一定の間隔を持って平行に配置されることにな
る。また、支持用ゴム５には変形量の大きいものを使用
することにより送信用コイル基板２を傾動し易くしてい
る。これにより、小さな力でも送信用コイル基板２の傾
動が可能となり、検知精度が良くなる。前記送信用コイ
ル基板２、受信用コイル基板３は、電子部品４と共にベ
ース１ｂ内に配置され、ベース１ｂの開口部側にキャッ
プ１ａが被せられて電磁誘導式力覚センサが構成され
る。
ンサの断面図である。図１に示すように電磁誘導式力覚
センサは送信用コイル基板２を支持用ゴム５にて受信用
コイル基板３上に固定する。６は送信用コイル基板２に
設けられた支持突部で、支持突部６を傾動することで、
送信用コイル２も支持突部６の傾動方向に傾動するもの
である。前記支持用ゴム５は送信用コイル基板２の外周
部のみを支持する形状になっている。これにより支持用
ゴム５を挟んで送信用コイル基板２と受信用コイル基板
３はある一定の間隔を持って平行に配置されることにな
る。また、支持用ゴム５には変形量の大きいものを使用
することにより送信用コイル基板２を傾動し易くしてい
る。これにより、小さな力でも送信用コイル基板２の傾
動が可能となり、検知精度が良くなる。前記送信用コイ
ル基板２、受信用コイル基板３は、電子部品４と共にベ
ース１ｂ内に配置され、ベース１ｂの開口部側にキャッ
プ１ａが被せられて電磁誘導式力覚センサが構成され
る。
【００１０】図２は送信用コイル基板を示す図、図３は
受信用コイル基板を示す図である。図２に示す送信用コ
イル基板２と図３に示す受信用コイル基板３は、それぞ
れコイル面側から見た図である。送信用コイル基板２と
受信用コイル基板３は銅張積層板を使用し、コイルは前
記銅張積層板表面に銅箔エッチングにて形成する。図２
に示すように送信用コイル基板２の送信用コイル８は一
つのコイルが配置された形状となっている。また図３に
示すように受信用コイル基板３の受信用コイルは１０
ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの４つに分かれており、受
信用コイル基板３の中心からＸ軸、Ｙ軸上に均等に配置
されている。しかも４つの受信用コイル１０ａ〜１０ｄ
のインダクタンスは各々が等値になるように設計されて
いる。
受信用コイル基板を示す図である。図２に示す送信用コ
イル基板２と図３に示す受信用コイル基板３は、それぞ
れコイル面側から見た図である。送信用コイル基板２と
受信用コイル基板３は銅張積層板を使用し、コイルは前
記銅張積層板表面に銅箔エッチングにて形成する。図２
に示すように送信用コイル基板２の送信用コイル８は一
つのコイルが配置された形状となっている。また図３に
示すように受信用コイル基板３の受信用コイルは１０
ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの４つに分かれており、受
信用コイル基板３の中心からＸ軸、Ｙ軸上に均等に配置
されている。しかも４つの受信用コイル１０ａ〜１０ｄ
のインダクタンスは各々が等値になるように設計されて
いる。
【００１１】以上のような構成で送信用コイル８に交流
電流を流した状態で送信用コイル基板２を、支持突部６
を介して任意の方向（図１の上面方向から見て、左右、
上下、斜め方向）に傾動させるとその傾動方向における
送信用コイルと受信用コイル１０ａ〜１０ｄ間のギャッ
プの変化に伴い起電流が一様に増減するので、それを差
動増幅して出力する事により送信用コイル基板２の傾き
を正確に検出する事ができる。例えば、図３に示す受信
用コイル１０ａ側に送信用コイル８（送信用コイル基板
２）を傾けた場合、受信用コイル１０ａの起電流は増
し、反対側に位置する受信用コイル１０ｂの起電流は減
ることになる。この起電流の変化を差動増幅して出力す
ることにより、送信用コイル基板２の傾き方向を計測で
きる。
電流を流した状態で送信用コイル基板２を、支持突部６
を介して任意の方向（図１の上面方向から見て、左右、
上下、斜め方向）に傾動させるとその傾動方向における
送信用コイルと受信用コイル１０ａ〜１０ｄ間のギャッ
プの変化に伴い起電流が一様に増減するので、それを差
動増幅して出力する事により送信用コイル基板２の傾き
を正確に検出する事ができる。例えば、図３に示す受信
用コイル１０ａ側に送信用コイル８（送信用コイル基板
２）を傾けた場合、受信用コイル１０ａの起電流は増
し、反対側に位置する受信用コイル１０ｂの起電流は減
ることになる。この起電流の変化を差動増幅して出力す
ることにより、送信用コイル基板２の傾き方向を計測で
きる。
【００１２】上記差動起電流変化は対向するコイルにつ
いての差動成分である。図４は起電流の変化を検出する
ための回路ブロック図である。送信用コイル８には発信
器１１が接続されている。発信器１１からは比較的高い
周波数（１０ＫＨｚ〜１００ＫＨｚ）の正弦波のキャリ
ア信号が印加されている。送信用コイル８と受信用コイ
ル１０ａ〜１０ｄのギャップの変化により、受信用コイ
ル各々に発生する起電流の変化を差動アンプ１２で増幅
し、サンプルホールド回路１３で信号のピークをホール
ドする。これにより効率の高い検波を行うことができ
る。
いての差動成分である。図４は起電流の変化を検出する
ための回路ブロック図である。送信用コイル８には発信
器１１が接続されている。発信器１１からは比較的高い
周波数（１０ＫＨｚ〜１００ＫＨｚ）の正弦波のキャリ
ア信号が印加されている。送信用コイル８と受信用コイ
ル１０ａ〜１０ｄのギャップの変化により、受信用コイ
ル各々に発生する起電流の変化を差動アンプ１２で増幅
し、サンプルホールド回路１３で信号のピークをホール
ドする。これにより効率の高い検波を行うことができ
る。
【００１３】次にローパスフィルタ１４により高周波成
分を除去されターゲットの変位に相当する信号成分のみ
が取り出される。
分を除去されターゲットの変位に相当する信号成分のみ
が取り出される。
【００１４】
【発明の効果】前記詳述した本発明の電磁誘導式力覚セ
ンサによれば、２次元的に傾動可能な送信用コイル基板
の傾動方向と変位量を同時に検出する事が簡易な構成で
実現できる。また、高精度な測定が可能となる。
ンサによれば、２次元的に傾動可能な送信用コイル基板
の傾動方向と変位量を同時に検出する事が簡易な構成で
実現できる。また、高精度な測定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電磁誘導式２次元力覚センサ構造図
【図２】送信用コイル基板を示す図
【図３】受信用コイル基板を示す図
【図４】本発明の回路ブロック図
【図５】電磁誘導の原理を説明した図
１ａ キャップ １ｂ ベース ２ 送信用コイル基板 ３ 受信用コイル基板 ４ 電子部品 ５ 支持用ゴム ６ 支持突起 ８ 送信用コイル １０ａ 受信用コイル １０ｂ 受信用コイル １０ｃ 受信用コイル １０ｄ 受信用コイル １１ 発信器 １２ 差動アンプ １３ サンプルホールド回路 １４ ローパスフィルタ １５ コイル １６ コイル １７ 交流電流源
Claims (1)
- 【請求項１】 ２次元的に傾動可能な送信用コイルを備
えた樹脂基板と、その樹脂基板と対面する位置に複数の
受信用コイルを備えた樹脂基板を有し、前記送信用コイ
ルに交流電流を流して交流磁界を発生させ、前記送信用
コイル基板が任意の方向に傾動することにより前記受信
用コイルに流れる起電流の変化の差動成分に基づいて受
信用コイル基板に対する送信用コイル基板の２次元方向
傾斜を計測することを特徴とする電磁誘導式力覚セン
サ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000272502A JP2002082006A (ja) | 2000-09-08 | 2000-09-08 | 電磁誘導式力覚センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000272502A JP2002082006A (ja) | 2000-09-08 | 2000-09-08 | 電磁誘導式力覚センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002082006A true JP2002082006A (ja) | 2002-03-22 |
Family
ID=18758604
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000272502A Pending JP2002082006A (ja) | 2000-09-08 | 2000-09-08 | 電磁誘導式力覚センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002082006A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101206070B1 (ko) | 2010-12-30 | 2012-11-28 | 주식회사 트루윈 | 일체형 인덕턴스방식 변위감지센서 및 그 제조방법 |
| DE102018205337A1 (de) * | 2018-04-10 | 2019-10-10 | Festo Ag & Co. Kg | Greifer |
| CN110720978A (zh) * | 2018-07-16 | 2020-01-24 | 韦伯斯特生物官能(以色列)有限公司 | 带有位置和力传感器线圈的柔性电路 |
-
2000
- 2000-09-08 JP JP2000272502A patent/JP2002082006A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101206070B1 (ko) | 2010-12-30 | 2012-11-28 | 주식회사 트루윈 | 일체형 인덕턴스방식 변위감지센서 및 그 제조방법 |
| DE102018205337A1 (de) * | 2018-04-10 | 2019-10-10 | Festo Ag & Co. Kg | Greifer |
| DE102018205337B4 (de) | 2018-04-10 | 2022-05-12 | Festo Se & Co. Kg | Greifer |
| CN110720978A (zh) * | 2018-07-16 | 2020-01-24 | 韦伯斯特生物官能(以色列)有限公司 | 带有位置和力传感器线圈的柔性电路 |
| EP3611486A1 (en) * | 2018-07-16 | 2020-02-19 | Biosense Webster (Israel) Ltd. | Flexible circuit with location and force-sensor coils |
| US11672461B2 (en) | 2018-07-16 | 2023-06-13 | Biosense Webster (Israel) Ltd. | Flexible circuit with location and force-sensor coils |
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