JP2002124404A - 力検出装置 - Google Patents
力検出装置Info
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- JP2002124404A JP2002124404A JP2000318420A JP2000318420A JP2002124404A JP 2002124404 A JP2002124404 A JP 2002124404A JP 2000318420 A JP2000318420 A JP 2000318420A JP 2000318420 A JP2000318420 A JP 2000318420A JP 2002124404 A JP2002124404 A JP 2002124404A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 低コストであり且つ実装しやすい力検出装置
を提供すること。 【解決手段】 少なくとも二つの力検出用導電ランドＤ
ｘ＋，Ｄｘ−及びこれらの間に設けられた共通導電ラン
ドDS１を有する基板１と、前記力検出用導電ランド及び
共通導電ランドに対向配置された導電性ゴム製の弾性板
３と、前記弾性板の力検出用導電ランドとの対向面に形
成された多数の微小突起ｔを有する接触抵抗発生面30
と、前記弾性板の共通導電ランドとの対向面に形成され
た平坦な導電弾性接点31とを具備し、前記弾性板が押し
込まれると、弾性板が力検出用導電ランド及び共通導電
ランドに接触すると共に力の大きさと方向に応じて接触
抵抗発生面の微小突起が押し潰され、これに伴い、接触
抵抗発生面と力検出用導電ランドとの接触面積が大きく
なって力検出用導電と共通導電ランド間の抵抗が小さく
なるものとしてある。
を提供すること。 【解決手段】 少なくとも二つの力検出用導電ランドＤ
ｘ＋，Ｄｘ−及びこれらの間に設けられた共通導電ラン
ドDS１を有する基板１と、前記力検出用導電ランド及び
共通導電ランドに対向配置された導電性ゴム製の弾性板
３と、前記弾性板の力検出用導電ランドとの対向面に形
成された多数の微小突起ｔを有する接触抵抗発生面30
と、前記弾性板の共通導電ランドとの対向面に形成され
た平坦な導電弾性接点31とを具備し、前記弾性板が押し
込まれると、弾性板が力検出用導電ランド及び共通導電
ランドに接触すると共に力の大きさと方向に応じて接触
抵抗発生面の微小突起が押し潰され、これに伴い、接触
抵抗発生面と力検出用導電ランドとの接触面積が大きく
なって力検出用導電と共通導電ランド間の抵抗が小さく
なるものとしてある。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、力検出装置に関
するものである。
するものである。
【０００２】
【従来の技術】力検出装置としては、例えば、特公平２
−４９０２９号公報に開示されたものがある。
−４９０２９号公報に開示されたものがある。
【０００３】この力検出装置は、図10に示すように、Ｐ
ＥＴフィルム上に半導電性層と導体パターンを形成し、
導体パターンＣと各導体パターンＮ，Ｓ，Ｅ，Ｗ相互間
の接触抵抗により圧力の分布と大きさを測定するものと
している。
ＥＴフィルム上に半導電性層と導体パターンを形成し、
導体パターンＣと各導体パターンＮ，Ｓ，Ｅ，Ｗ相互間
の接触抵抗により圧力の分布と大きさを測定するものと
している。
【０００４】しかしながら上記力検出装置では、特殊
な半導電性層をＰＥＴフィルムに印刷しなければなら
ず、また、導体パターンと回路基板の接続のため、コネ
クターや異方性導電テープ等が必要となることから、コ
スト高であり且つ実装しにくいという問題がある。
な半導電性層をＰＥＴフィルムに印刷しなければなら
ず、また、導体パターンと回路基板の接続のため、コネ
クターや異方性導電テープ等が必要となることから、コ
スト高であり且つ実装しにくいという問題がある。
【０００５】よって、この種の力検出装置を取り扱う業
界では、低コストであり且つ実装しやすい力検出装置が
開発されることを待ち望んでいる。
界では、低コストであり且つ実装しやすい力検出装置が
開発されることを待ち望んでいる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】そこで、この発明で
は、低コストであり且つ実装しやすい力検出装置を提供
することを課題とする。
は、低コストであり且つ実装しやすい力検出装置を提供
することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】（請求項１記載の発明）
この発明の力検出装置は、少なくとも二つの力検出用導
電ランド及びこれらの間に設けられた共通導電ランドを
有する基板と、前記力検出用導電ランド及び共通導電ラ
ンドに対向配置された導電性ゴム又は導電性エラストマ
ー製の弾性板と、前記弾性板の力検出用導電ランドとの
対向面に形成された多数の微小突起を有する接触抵抗発
生面と、前記弾性板の共通導電ランドとの対向面に形成
された平坦な導電弾性接点とを具備し、前記弾性板が押
し込まれると、弾性板が力検出用導電ランド及び共通導
電ランドに接触すると共に力の大きさと方向に応じて接
触抵抗発生面の微小突起が押し潰され、これに伴い、接
触抵抗発生面と力検出用導電ランドとの接触面積が大き
くなって力検出用導電と共通導電ランド間の抵抗が小さ
くなるものとしてある。 （請求項２記載の発明）この発明の力検出装置は、少な
くとも二つの力検出用導電ランド及びこれらの間に設け
られた共通導電ランドを有する基板と、非導電性ゴム又
は非導電性エラストマーに導電性インク、感圧抵抗イン
ク又は導電性塗料を付着させて形成した、多数の微小突
起から成る接触抵抗発生面及び平坦な導電弾性接点を有
する弾性板とを具備すると共に、前記力検出用導電ラン
ドと接触抵抗発生面を、共通導電ランドと導電弾性接点
をそれぞれ対向する態様で、基板と弾性板とを間隙を設
けて対向配置させてあり、前記弾性板が押し込まれる
と、弾性板が力検出用導電ランド及び共通導電ランドに
接触すると共に力の大きさと方向に応じて接触抵抗発生
面の微小突起が押し潰され、これに伴い、接触抵抗発生
面と力検出用導電ランドとの接触面積が大きくなって力
検出用導電と共通導電ランド間の抵抗が小さくなるもの
としてある。 （請求項３記載の発明）この発明の力検出装置は、上記
請求項１又は２記載の発明に関し、四個の力検出用導電
ランドを９０°間隔で、直交するＸ軸、Ｙ軸上に共通導
電ランドを中心として配置させ、Ｘ軸、Ｙ軸方向の力の
大きさと方向を検出できるようにしてある。 （請求項４記載の発明）この発明の力検出装置は、上記
請求項１又は２記載の発明に関し、力検出用導電ランド
を、共通導電ランドを中心として任意の方向に任意の数
だけ配置し、前記力検出用導電ランドの数と対応する力
の大きさと方向を検出できるようにしてある。 （請求項５記載の発明）この発明の力検出装置は、上記
請求項１乃至４のいずれかに記載の発明に関し、力検出
用導電ランドと接触抵抗発生面を、共通導電ランドと導
電弾性接点を、それぞれ間隙を設けて配置させてある。 （請求項６記載の発明）この発明の力検出装置は、上記
請求項１乃至４のいずれかに記載の発明に関し、力検出
用導電ランドと接触抵抗発生面とは間隙を設けて配置さ
せてあり、共通導電ランドと導電弾性接点とは接触させ
てある。 （請求項７記載の発明）この発明の力検出装置は、上記
請求項１乃至４のいずれかに記載の発明に関し、導電弾
性接点と対向する基板上部分にスイッチ接点用導電ラン
ドを具備させてある。
この発明の力検出装置は、少なくとも二つの力検出用導
電ランド及びこれらの間に設けられた共通導電ランドを
有する基板と、前記力検出用導電ランド及び共通導電ラ
ンドに対向配置された導電性ゴム又は導電性エラストマ
ー製の弾性板と、前記弾性板の力検出用導電ランドとの
対向面に形成された多数の微小突起を有する接触抵抗発
生面と、前記弾性板の共通導電ランドとの対向面に形成
された平坦な導電弾性接点とを具備し、前記弾性板が押
し込まれると、弾性板が力検出用導電ランド及び共通導
電ランドに接触すると共に力の大きさと方向に応じて接
触抵抗発生面の微小突起が押し潰され、これに伴い、接
触抵抗発生面と力検出用導電ランドとの接触面積が大き
くなって力検出用導電と共通導電ランド間の抵抗が小さ
くなるものとしてある。 （請求項２記載の発明）この発明の力検出装置は、少な
くとも二つの力検出用導電ランド及びこれらの間に設け
られた共通導電ランドを有する基板と、非導電性ゴム又
は非導電性エラストマーに導電性インク、感圧抵抗イン
ク又は導電性塗料を付着させて形成した、多数の微小突
起から成る接触抵抗発生面及び平坦な導電弾性接点を有
する弾性板とを具備すると共に、前記力検出用導電ラン
ドと接触抵抗発生面を、共通導電ランドと導電弾性接点
をそれぞれ対向する態様で、基板と弾性板とを間隙を設
けて対向配置させてあり、前記弾性板が押し込まれる
と、弾性板が力検出用導電ランド及び共通導電ランドに
接触すると共に力の大きさと方向に応じて接触抵抗発生
面の微小突起が押し潰され、これに伴い、接触抵抗発生
面と力検出用導電ランドとの接触面積が大きくなって力
検出用導電と共通導電ランド間の抵抗が小さくなるもの
としてある。 （請求項３記載の発明）この発明の力検出装置は、上記
請求項１又は２記載の発明に関し、四個の力検出用導電
ランドを９０°間隔で、直交するＸ軸、Ｙ軸上に共通導
電ランドを中心として配置させ、Ｘ軸、Ｙ軸方向の力の
大きさと方向を検出できるようにしてある。 （請求項４記載の発明）この発明の力検出装置は、上記
請求項１又は２記載の発明に関し、力検出用導電ランド
を、共通導電ランドを中心として任意の方向に任意の数
だけ配置し、前記力検出用導電ランドの数と対応する力
の大きさと方向を検出できるようにしてある。 （請求項５記載の発明）この発明の力検出装置は、上記
請求項１乃至４のいずれかに記載の発明に関し、力検出
用導電ランドと接触抵抗発生面を、共通導電ランドと導
電弾性接点を、それぞれ間隙を設けて配置させてある。 （請求項６記載の発明）この発明の力検出装置は、上記
請求項１乃至４のいずれかに記載の発明に関し、力検出
用導電ランドと接触抵抗発生面とは間隙を設けて配置さ
せてあり、共通導電ランドと導電弾性接点とは接触させ
てある。 （請求項７記載の発明）この発明の力検出装置は、上記
請求項１乃至４のいずれかに記載の発明に関し、導電弾
性接点と対向する基板上部分にスイッチ接点用導電ラン
ドを具備させてある。
【０００８】なお、上記発明の力検出装置の機能につい
ては、以下の発明の実施の形態の欄で明らかにする。
ては、以下の発明の実施の形態の欄で明らかにする。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、この発明を実施例として示
した図面に従って説明する。 〔実施形態１〕図１はこの発明の実施形態の力検出装置
Ｓの断面図を示しており、図２は前記力検出装置Ｓを構
成する基板１上の力検出用導電ランドＤｘ＋，Ｄｘ−，
Ｄｙ＋，Ｄｙ−、共通導電ランドDS１及びスイッチ接点
用導電ランドDS２を示しており、図３は弾性板３に形成
された接触抵抗発生面30及び導電弾性接点31を示してい
る。
した図面に従って説明する。 〔実施形態１〕図１はこの発明の実施形態の力検出装置
Ｓの断面図を示しており、図２は前記力検出装置Ｓを構
成する基板１上の力検出用導電ランドＤｘ＋，Ｄｘ−，
Ｄｙ＋，Ｄｙ−、共通導電ランドDS１及びスイッチ接点
用導電ランドDS２を示しており、図３は弾性板３に形成
された接触抵抗発生面30及び導電弾性接点31を示してい
る。
【００１０】この力検出装置Ｓは、図１に示すように、
基板１と、前記基板１と対向配置された操作ボタン２
と、前記操作ボタン２の下面に固着された弾性板３と、
前記操作部２を基板１上で固定する支持具４と、操作ボ
タン２に被せられるキャップ５とから構成されている。
基板１と、前記基板１と対向配置された操作ボタン２
と、前記操作ボタン２の下面に固着された弾性板３と、
前記操作部２を基板１上で固定する支持具４と、操作ボ
タン２に被せられるキャップ５とから構成されている。
【００１１】基板１は、図１に示すように、薄いプリン
ト基板により構成されており、図２に示すように上面に
四分割された円形状の力検出用導電ランドＤｘ＋，Ｄｘ
−，Ｄｙ＋，Ｄｙ−がＸ−Ｙ軸上に原点Ｏから等距離で
配設されていると共に、前記原点Ｏを中心として力検出
用導電ランドＤｘ＋，Ｄｘ−，Ｄｙ＋，Ｄｙ−に囲まれ
る円環状の共通導電ランドDS１が配設され、更に、共通
導電ランドDS１で囲まれる原点Ｏ部にスイッチ接点用導
電ランドDS２が配置されている。なお、前記した各ラン
ドは、基板１上に形成された銅層に半田層を着けたも
の、金メッキや銀メッキをしたもの、カーボンを印刷し
て形成したもの、半田を溶着したもの、又は導電性金属
をプレスしたもので形成してある。また、力検出用導電
ランドＤｘ＋，Ｄｘ−，Ｄｙ＋，Ｄｙ−、共通導電ラン
ドDS１及びスイッチ接点用導電ランドDS２はそれぞれ電
気的に絶縁されており、基板１上の適当な位置に端子で
引き出されている。
ト基板により構成されており、図２に示すように上面に
四分割された円形状の力検出用導電ランドＤｘ＋，Ｄｘ
−，Ｄｙ＋，Ｄｙ−がＸ−Ｙ軸上に原点Ｏから等距離で
配設されていると共に、前記原点Ｏを中心として力検出
用導電ランドＤｘ＋，Ｄｘ−，Ｄｙ＋，Ｄｙ−に囲まれ
る円環状の共通導電ランドDS１が配設され、更に、共通
導電ランドDS１で囲まれる原点Ｏ部にスイッチ接点用導
電ランドDS２が配置されている。なお、前記した各ラン
ドは、基板１上に形成された銅層に半田層を着けたも
の、金メッキや銀メッキをしたもの、カーボンを印刷し
て形成したもの、半田を溶着したもの、又は導電性金属
をプレスしたもので形成してある。また、力検出用導電
ランドＤｘ＋，Ｄｘ−，Ｄｙ＋，Ｄｙ−、共通導電ラン
ドDS１及びスイッチ接点用導電ランドDS２はそれぞれ電
気的に絶縁されており、基板１上の適当な位置に端子で
引き出されている。
【００１２】操作ボタン２は、図１や図３に示すよう
に、非導電性ゴム又は非導電性エラストマーにより構成
されたボタン部20、取付部21及び変形部22により構成さ
れており、これらは一体的に成形されている。
に、非導電性ゴム又は非導電性エラストマーにより構成
されたボタン部20、取付部21及び変形部22により構成さ
れており、これらは一体的に成形されている。
【００１３】ボタン部20は、図１に示すように、力検出
用導電ランドＤｘ＋，Ｄｘ−，Ｄｙ＋，Ｄｙ−の外周線
が形成する円形と同じ直径の厚肉円形板で構成されてい
る。
用導電ランドＤｘ＋，Ｄｘ−，Ｄｙ＋，Ｄｙ−の外周線
が形成する円形と同じ直径の厚肉円形板で構成されてい
る。
【００１４】取付部21は、図１に示すように、ボタン部
20の径よりも大径の厚肉の円環状板により構成されてい
る。
20の径よりも大径の厚肉の円環状板により構成されてい
る。
【００１５】変形部22は、図１に示すように、薄肉に形
成されたコーン形状のもので、ボタン部20の外周面と取
付部21の内周面上端とを接続している。
成されたコーン形状のもので、ボタン部20の外周面と取
付部21の内周面上端とを接続している。
【００１６】弾性板３は、図１や図３に示すように、上
記ボタン部20と同径の厚肉円形板で構成してあり、全体
が導電性ゴム又は導電性エラストマーにより形成されて
いる。また、この弾性板３では、図１や図３に示すよう
にと力検出用導電ランドＤｘ＋，Ｄｘ−，Ｄｙ＋，Ｄｙ
−と対向する面は多数の微小突起ｔ（例えば梨地）を有
する接触抵抗発生面30としてあり、また、共通導電ラン
ドDS１及びスイッチ接点用導電ランドDS２と対向する面
は前記接触抵抗発生面30よりも距離ａだけ突出している
平坦な導電弾性接点31としてある。なお、弾性板３に使
用される導電性ゴムとしては、一般に入手できる０．１
〜１００Ω・ｃｍ程度の体積抵抗値を持ったものであ
る。
記ボタン部20と同径の厚肉円形板で構成してあり、全体
が導電性ゴム又は導電性エラストマーにより形成されて
いる。また、この弾性板３では、図１や図３に示すよう
にと力検出用導電ランドＤｘ＋，Ｄｘ−，Ｄｙ＋，Ｄｙ
−と対向する面は多数の微小突起ｔ（例えば梨地）を有
する接触抵抗発生面30としてあり、また、共通導電ラン
ドDS１及びスイッチ接点用導電ランドDS２と対向する面
は前記接触抵抗発生面30よりも距離ａだけ突出している
平坦な導電弾性接点31としてある。なお、弾性板３に使
用される導電性ゴムとしては、一般に入手できる０．１
〜１００Ω・ｃｍ程度の体積抵抗値を持ったものであ
る。
【００１７】支持具４は、図１に示すように、断面逆Ｌ
字状に形成されている円環状のもので、横片で取付部21
の上面を押さえ付けるようにしている。
字状に形成されている円環状のもので、横片で取付部21
の上面を押さえ付けるようにしている。
【００１８】キャップ５は、図１に示すように、硬質樹
脂製の円形板で構成してあり、上記操作ボタン２の上面
に固着されている。このようにキャップ５を設けている
のは、指による押し込み力が弾性板３に有効に作用する
ようにするためである。
脂製の円形板で構成してあり、上記操作ボタン２の上面
に固着されている。このようにキャップ５を設けている
のは、指による押し込み力が弾性板３に有効に作用する
ようにするためである。
【００１９】この発明の実施形態の力検出装置Ｓは上記
のような構成であるから以下のように機能する。 キャップ５を介して操作ボタン２を真上から或いは
斜めから基板１側に押し込むと、変形部22を座屈させた
軽い操作感（クリック感）が操作する指に伝わる。そし
て、弾性板３の導電弾性接点31が変形しながら、共通導
電ランドDS１に接触するので、導電性ゴム等で構成され
た弾性板３全体が共通導電ランドDS１とほぼ同じ電位に
なる。 図４に示すように、導電弾性接点31が共通導電ラン
ドDS１に全面的に接触するように操作ボタン２を指で押
し込むと、スイッチ接点用導電ランドDS２に必ず接触す
る。導電弾性接点31の表面は上記したように平坦として
あるので、共通導電ランドDS１とスイッチ接点用導電ラ
ンドDS２との間にはほとんど接触抵抗は発生せず、両者
は導通状態になる。すなわち、共通導電ランドDS１とス
イッチ接点用導電ランドDS２はスイッチとして「閉」に
なる。 図５に示すように、操作ボタン２を力検出用導電ラ
ンドＤｘ＋に強く押し込むと、弾性板３は共通導電ラン
ドDS１と力検出用導電ランドＤｘ＋に接触する。
のような構成であるから以下のように機能する。 キャップ５を介して操作ボタン２を真上から或いは
斜めから基板１側に押し込むと、変形部22を座屈させた
軽い操作感（クリック感）が操作する指に伝わる。そし
て、弾性板３の導電弾性接点31が変形しながら、共通導
電ランドDS１に接触するので、導電性ゴム等で構成され
た弾性板３全体が共通導電ランドDS１とほぼ同じ電位に
なる。 図４に示すように、導電弾性接点31が共通導電ラン
ドDS１に全面的に接触するように操作ボタン２を指で押
し込むと、スイッチ接点用導電ランドDS２に必ず接触す
る。導電弾性接点31の表面は上記したように平坦として
あるので、共通導電ランドDS１とスイッチ接点用導電ラ
ンドDS２との間にはほとんど接触抵抗は発生せず、両者
は導通状態になる。すなわち、共通導電ランドDS１とス
イッチ接点用導電ランドDS２はスイッチとして「閉」に
なる。 図５に示すように、操作ボタン２を力検出用導電ラ
ンドＤｘ＋に強く押し込むと、弾性板３は共通導電ラン
ドDS１と力検出用導電ランドＤｘ＋に接触する。
【００２０】ここで、弾性板３の接触抵抗発生面30には
微小突起ｔが付いているから、弾性板３が力検出用導電
ランドＤｘ＋に密着することを妨げ、無数の点接触とな
ってある程度の接触抵抗Ｒｘ＋を有する。また、微小突
起ｔは、操作ボタン２を押し込む力が大きくなると、そ
の先端が押し潰されて力検出用導電ランドＤｘ＋との接
触面積が増加するので、接触抵抗Ｒｘ＋は力の大きさに
応じて小さくなる。他の力検出用導電ランドＤｘ−，Ｄ
ｙ＋，Ｄｙ−についても同様である。
微小突起ｔが付いているから、弾性板３が力検出用導電
ランドＤｘ＋に密着することを妨げ、無数の点接触とな
ってある程度の接触抵抗Ｒｘ＋を有する。また、微小突
起ｔは、操作ボタン２を押し込む力が大きくなると、そ
の先端が押し潰されて力検出用導電ランドＤｘ＋との接
触面積が増加するので、接触抵抗Ｒｘ＋は力の大きさに
応じて小さくなる。他の力検出用導電ランドＤｘ−，Ｄ
ｙ＋，Ｄｙ−についても同様である。
【００２１】なお、操作ボタン２の前記押し込みの強さ
によっては、弾性板３の微小突起ｔが力検出用導電ラン
ドＤｘ−，Ｄｙ＋，Ｄｙ−と接触して潰れることもある
が、これら相互の接触面積の関係は、（接触抵抗発生面
30と力検出用導電ランドＤｘ＋との接触面積）＞〔（接
触抵抗発生面30と力検出用導電ランドＤｙ＋との接触面
積）＝（接触抵抗発生面30と力検出用導電ランドＤｙ−
との接触面積）＞（接触抵抗発生面30と力検出用導電ラ
ンドＤｘ−との接触面積）になる。したがって、（接触
抵抗Ｒｘ＋）＜〔（接触抵抗Ｒｙ＋）＝（接触抵抗Ｒｙ
−）〕＜（接触抵抗Ｒｘ−）の関係が成立する。 上記したについて回路図で表すと図６に示すよ
うになる。
によっては、弾性板３の微小突起ｔが力検出用導電ラン
ドＤｘ−，Ｄｙ＋，Ｄｙ−と接触して潰れることもある
が、これら相互の接触面積の関係は、（接触抵抗発生面
30と力検出用導電ランドＤｘ＋との接触面積）＞〔（接
触抵抗発生面30と力検出用導電ランドＤｙ＋との接触面
積）＝（接触抵抗発生面30と力検出用導電ランドＤｙ−
との接触面積）＞（接触抵抗発生面30と力検出用導電ラ
ンドＤｘ−との接触面積）になる。したがって、（接触
抵抗Ｒｘ＋）＜〔（接触抵抗Ｒｙ＋）＝（接触抵抗Ｒｙ
−）〕＜（接触抵抗Ｒｘ−）の関係が成立する。 上記したについて回路図で表すと図６に示すよ
うになる。
【００２２】図６中、Ｔｘ＋，Ｔｘ−，Ｔｙ＋，Ｔｙ−
は力検出用導電ランドＤｘ−，Ｄｙ＋，Ｄｙ−から適当
な位置に引き出した端子であり、ＴS1は共通導電ランド
DS１から適当な位置に引き出した端子であり、ＴS2はス
イッチ接点用導電ランドDS２から適当な位置に引き出し
た端子である。 この力検出装置Ｓでは、操作ボタン２を極端に傾け
て押し込めば、弾性部３が共通導電ランドDS１に接触す
ること無く、力検出用導電ランドＤｘ−，Ｄｙ＋，Ｄｙ
−に接触することになるかもしれないが、操作ボタン２
の傾きを正せば簡単に共通導電ランドDS１に接触させる
ことができる。 この力検出装置Ｓを用いて図７に示すような回路を
構成すれば、操作ボタン２を押し込む力の大きさと方向
に応じた電圧を出力することができ、また操作ボタン２
の押し込みを確認できるスイッチ信号も出力できる。
は力検出用導電ランドＤｘ−，Ｄｙ＋，Ｄｙ−から適当
な位置に引き出した端子であり、ＴS1は共通導電ランド
DS１から適当な位置に引き出した端子であり、ＴS2はス
イッチ接点用導電ランドDS２から適当な位置に引き出し
た端子である。 この力検出装置Ｓでは、操作ボタン２を極端に傾け
て押し込めば、弾性部３が共通導電ランドDS１に接触す
ること無く、力検出用導電ランドＤｘ−，Ｄｙ＋，Ｄｙ
−に接触することになるかもしれないが、操作ボタン２
の傾きを正せば簡単に共通導電ランドDS１に接触させる
ことができる。 この力検出装置Ｓを用いて図７に示すような回路を
構成すれば、操作ボタン２を押し込む力の大きさと方向
に応じた電圧を出力することができ、また操作ボタン２
の押し込みを確認できるスイッチ信号も出力できる。
【００２３】操作ボタン２を力検出用導電ランドＤｘ＋
側に押し込むと、弾性板３の導電弾性接点31が共通導電
ランドDS１に接触し、力検出用導電ランドＤｘ＋がＧＮ
Ｄ電位になる。このとき、接触抵抗Ｒｘ＋が最も小さく
なるのでＶｘ＋が最も小さくなるが、適当な方法を用い
て（Ｖｘ＋）−（Ｖｘ−）を計算すればＸ軸方向の操作
ボタン２を押し込む力の大きさと方向を、（Ｖｙ＋）−
（Ｖｙ−）を計算すればＹ軸方向の操作ボタン２を押し
込む力の大きさと方向を、それぞれ検出できる。
側に押し込むと、弾性板３の導電弾性接点31が共通導電
ランドDS１に接触し、力検出用導電ランドＤｘ＋がＧＮ
Ｄ電位になる。このとき、接触抵抗Ｒｘ＋が最も小さく
なるのでＶｘ＋が最も小さくなるが、適当な方法を用い
て（Ｖｘ＋）−（Ｖｘ−）を計算すればＸ軸方向の操作
ボタン２を押し込む力の大きさと方向を、（Ｖｙ＋）−
（Ｖｙ−）を計算すればＹ軸方向の操作ボタン２を押し
込む力の大きさと方向を、それぞれ検出できる。
【００２４】なお、共通導電ランドDS１とスイッチ接点
用導電ランドDS２から構成されるスイッチ信号の出力は
用途に応じて利用すれば良い。
用導電ランドDS２から構成されるスイッチ信号の出力は
用途に応じて利用すれば良い。
【００２５】図７の回路では、操作ボタン２を押し込ま
ないときは、電流が流れないので、消費電力を「０」に
することができる。 以上のことから、この発明を利用すれば、非操作時
の消費電流を「０」にできるゲーム機やパソコンのポイ
ンティングデバイス用のジョイスティックが安価に提供
できる。 〔実施形態２〕図８は、この発明の実施形態２における
力検出装置Ｓの断面図を示している。
ないときは、電流が流れないので、消費電力を「０」に
することができる。 以上のことから、この発明を利用すれば、非操作時
の消費電流を「０」にできるゲーム機やパソコンのポイ
ンティングデバイス用のジョイスティックが安価に提供
できる。 〔実施形態２〕図８は、この発明の実施形態２における
力検出装置Ｓの断面図を示している。
【００２６】この力検出装置Ｓでは、図８に示すよう
に、スイッチ接点用導電ランドDS２を設けず、弾性板３
の導電弾性接点31が共通導電ランドDS１に常に接続され
ている。この場合においても、図７の回路を構成すれ
ば、実施形態１の場合と同様にＸ軸、Ｙ軸方向の力の大
きさと方向を検出できる。 〔他の実施形態〕上記実施形態１、２の力検出装置Ｓ
は、接触抵抗発生面30及び導電弾性接点31を有する弾性
板３を、導電性ゴム又は導電性エラストマーにより構成
してあるが、これに限定されるものではない。例えば、
図９に示すように、非導電性ゴム又は非導電性エラスト
マーに導電性インク32、感圧抵抗インク又は導電性塗料
を付着させて形成した、多数の微小突起ｔから成る接触
抵抗発生面30及び平坦な導電弾性接点31を有する弾性板
３でもよい。
に、スイッチ接点用導電ランドDS２を設けず、弾性板３
の導電弾性接点31が共通導電ランドDS１に常に接続され
ている。この場合においても、図７の回路を構成すれ
ば、実施形態１の場合と同様にＸ軸、Ｙ軸方向の力の大
きさと方向を検出できる。 〔他の実施形態〕上記実施形態１、２の力検出装置Ｓ
は、接触抵抗発生面30及び導電弾性接点31を有する弾性
板３を、導電性ゴム又は導電性エラストマーにより構成
してあるが、これに限定されるものではない。例えば、
図９に示すように、非導電性ゴム又は非導電性エラスト
マーに導電性インク32、感圧抵抗インク又は導電性塗料
を付着させて形成した、多数の微小突起ｔから成る接触
抵抗発生面30及び平坦な導電弾性接点31を有する弾性板
３でもよい。
【００２７】上記実施形態１、２の力検出装置Ｓでは、
四つの力検出用導電ランドＤｘ＋，Ｄｘ−，Ｄｙ＋，Ｄ
ｙ−を設けたものとしたが、これに限定されることな
く、力検出用導電ランドをＤｘ＋，Ｄｘ−又はＤｙ＋，
Ｄｙ−の二つとしても良いし、また、Ｄｘ＋，Ｄｙ＋と
しても良い。さらに、８つの力検出用導電ランドを等角
度間隔で配置するようにしてもよい。要するに、検出し
たい力の方向に応じて力検出用導電ランドを配置すれば
よいのである。
四つの力検出用導電ランドＤｘ＋，Ｄｘ−，Ｄｙ＋，Ｄ
ｙ−を設けたものとしたが、これに限定されることな
く、力検出用導電ランドをＤｘ＋，Ｄｘ−又はＤｙ＋，
Ｄｙ−の二つとしても良いし、また、Ｄｘ＋，Ｄｙ＋と
しても良い。さらに、８つの力検出用導電ランドを等角
度間隔で配置するようにしてもよい。要するに、検出し
たい力の方向に応じて力検出用導電ランドを配置すれば
よいのである。
【００２８】力検出用導電ランドの形状は、扇形に限ら
れるものではなく、例えば三角形や四角形等の多角形で
もよいし、円や長円等でもよい。
れるものではなく、例えば三角形や四角形等の多角形で
もよいし、円や長円等でもよい。
【００２９】操作ボタン２の平面視形状は、円形に限ら
れるものではなく、四角形等でもよい。 〔上記実施形態の力検出装置Ｓの優れた点〕上記力検出
装置Ｓは基本的には、力検出用導電ランド及び共通導電
ランドが形成された基板１と、操作ボタン２と、弾性板
３と、支持具４とから構成できる。しかも、他のスイッ
チ類と部材を統合して、部品点数の削減が可能である。
したがって、特殊な半導電性層をＰＥＴフィルムに印刷
しなければならず且つ導体パターンと回路基板の接続の
ためコネクターや異方性導電テープ等が必要となる従来
のものと比較すると、非常に安価なものとなり、実装も
しやすいものとなる。
れるものではなく、四角形等でもよい。 〔上記実施形態の力検出装置Ｓの優れた点〕上記力検出
装置Ｓは基本的には、力検出用導電ランド及び共通導電
ランドが形成された基板１と、操作ボタン２と、弾性板
３と、支持具４とから構成できる。しかも、他のスイッ
チ類と部材を統合して、部品点数の削減が可能である。
したがって、特殊な半導電性層をＰＥＴフィルムに印刷
しなければならず且つ導体パターンと回路基板の接続の
ためコネクターや異方性導電テープ等が必要となる従来
のものと比較すると、非常に安価なものとなり、実装も
しやすいものとなる。
【００３０】
【発明の効果】この発明は上記のような構成であるから
次の効果を有する。
次の効果を有する。
【００３１】発明の実施形態の欄の説明から明らかなよ
うに、低コストであり且つ実装しやすい力検出装置を提
供できた。
うに、低コストであり且つ実装しやすい力検出装置を提
供できた。
【図１】この発明の実施形態１の力検出装置の断面図。
【図２】前記力検出装置を構成する基板に形成される導
電ランド等の平面図。
電ランド等の平面図。
【図３】前記力検出装置を構成する弾性板の説明図。
【図４】前記力検出装置のボタン部が傾かないように力
を作用させたときの断面図。
を作用させたときの断面図。
【図５】前記力検出装置のボタン部が傾くように力を作
用させたときの断面図。
用させたときの断面図。
【図６】力検出用導電ランドと接触抵抗発生面との接触
抵抗等を電気回路的に表現した図。
抵抗等を電気回路的に表現した図。
【図７】この実施形態で採用できる応用回路の図。
【図８】この発明の実施形態２の力検出装置の断面図。
【図９】他の実施形態の弾性板の断面図。
【図10】先行技術の説明図。
Ｓ 力検出装置 Ｄｘ＋ 導電ランド Ｄｘ− 導電ランド Ｄｙ＋ 導電ランド Ｄｙ− 導電ランド DS１ 共通導電ランド DS２ スイッチ接点用導電ランド ｔ 微小突起 １ 基板 ２ 操作ボタン ３ 弾性板 ４ 支持具 ５ キャップ 20 ボタン部 21 変形部 22 取付部 30 接触抵抗発生面 31 導電弾性接点
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｈ 25/04 Ｈ０１Ｈ 25/04 Ｄ
Claims (7)
- 【請求項１】 少なくとも二つの力検出用導電ランド及
びこれらの間に設けられた共通導電ランドを有する基板
と、前記力検出用導電ランド及び共通導電ランドに対向
配置された導電性ゴム又は導電性エラストマー製の弾性
板と、前記弾性板の力検出用導電ランドとの対向面に形
成された多数の微小突起を有する接触抵抗発生面と、前
記弾性板の共通導電ランドとの対向面に形成された平坦
な導電弾性接点とを具備し、前記弾性板が押し込まれる
と、弾性板が力検出用導電ランド及び共通導電ランドに
接触すると共に力の大きさと方向に応じて接触抵抗発生
面の微小突起が押し潰され、これに伴い、接触抵抗発生
面と力検出用導電ランドとの接触面積が大きくなって力
検出用導電と共通導電ランド間の抵抗が小さくなること
を特徴とする力検出装置。 - 【請求項２】 少なくとも二つの力検出用導電ランド及
びこれらの間に設けられた共通導電ランドを有する基板
と、非導電性ゴム又は非導電性エラストマーに導電性イ
ンク、感圧抵抗インク又は導電性塗料を付着させて形成
した、多数の微小突起から成る接触抵抗発生面及び平坦
な導電弾性接点を有する弾性板とを具備すると共に、前
記力検出用導電ランドと接触抵抗発生面を、共通導電ラ
ンドと導電弾性接点をそれぞれ対向する態様で、基板と
弾性板とを対向配置させてあり、前記弾性板が押し込ま
れると、弾性板が力検出用導電ランド及び共通導電ラン
ドに接触すると共に力の大きさと方向に応じて接触抵抗
発生面の微小突起が押し潰され、これに伴い、接触抵抗
発生面と力検出用導電ランドとの接触面積が大きくなっ
て力検出用導電と共通導電ランド間の抵抗が小さくなる
ことを特徴とする力検出装置。 - 【請求項３】 四個の力検出用導電ランドを９０°間隔
で、直交するＸ軸、Ｙ軸上に共通導電ランドを中心とし
て配置させ、Ｘ軸、Ｙ軸方向の力の大きさと方向を検出
できるようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載
の力検出装置。 - 【請求項４】 力検出用導電ランドを、共通導電ランド
を中心として任意の方向に任意の数だけ配置し、前記力
検出用導電ランドの数と対応する力の大きさと方向を検
出できるようにしたことを特徴とする請求項１又は２記
載の力検出装置。 - 【請求項５】 力検出用導電ランドと接触抵抗発生面
を、共通導電ランドと導電弾性接点を、それぞれ間隙を
設けて配置させてあることを特徴とする請求項１乃至４
のいずれかに記載の力検出装置。 - 【請求項６】 力検出用導電ランドと接触抵抗発生面と
は間隙を設けて配置させてあり、共通導電ランドと導電
弾性接点とは接触させてあることを特徴とする請求項１
乃至４のいずれかに記載の力検出装置。 - 【請求項７】 導電弾性接点と対向する基板上部分にス
イッチ接点用導電ランドを具備させてあることを特徴と
する請求項１乃至４のいずれかに記載の力検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000318420A JP3448741B2 (ja) | 2000-10-18 | 2000-10-18 | 力検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000318420A JP3448741B2 (ja) | 2000-10-18 | 2000-10-18 | 力検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002124404A true JP2002124404A (ja) | 2002-04-26 |
| JP3448741B2 JP3448741B2 (ja) | 2003-09-22 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000318420A Expired - Fee Related JP3448741B2 (ja) | 2000-10-18 | 2000-10-18 | 力検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3448741B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003083819A (ja) * | 2001-09-10 | 2003-03-19 | Wacoh Corp | 可変抵抗要素を用いた力検出装置 |
| KR100399456B1 (ko) * | 2000-07-31 | 2003-09-29 | 알프스 덴키 가부시키가이샤 | 입력부의 입력조작에 의해 변화하는 출력전압검출용 검출장치 |
| JP2007187502A (ja) * | 2006-01-12 | 2007-07-26 | Noboru Nakayama | 柔軟接触型荷重測定センサ |
| WO2011024903A1 (ja) * | 2009-08-28 | 2011-03-03 | 日本写真印刷株式会社 | 圧力検出ユニット |
| JP2016085193A (ja) * | 2014-10-29 | 2016-05-19 | 株式会社マルサン・ネーム | 感圧センサ及び接触圧計測装置 |
| WO2019230510A1 (ja) * | 2018-06-01 | 2019-12-05 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 入力装置 |
| JP2021040593A (ja) * | 2019-09-13 | 2021-03-18 | アルスコーポレーション株式会社 | 剪定用電動切断装置 |
| DE112021004263T5 (de) | 2020-08-12 | 2023-05-25 | Alps Alpine Co., Ltd. | Lasterfassungsvorrichtung |
-
2000
- 2000-10-18 JP JP2000318420A patent/JP3448741B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100399456B1 (ko) * | 2000-07-31 | 2003-09-29 | 알프스 덴키 가부시키가이샤 | 입력부의 입력조작에 의해 변화하는 출력전압검출용 검출장치 |
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| JP4628612B2 (ja) * | 2001-09-10 | 2011-02-09 | 株式会社ワコー | 可変抵抗要素を用いた力検出装置 |
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| JP2016085193A (ja) * | 2014-10-29 | 2016-05-19 | 株式会社マルサン・ネーム | 感圧センサ及び接触圧計測装置 |
| WO2019230510A1 (ja) * | 2018-06-01 | 2019-12-05 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 入力装置 |
| JPWO2019230510A1 (ja) * | 2018-06-01 | 2021-07-29 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 入力装置 |
| US11262852B2 (en) | 2018-06-01 | 2022-03-01 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Input device |
| JP7281753B2 (ja) | 2018-06-01 | 2023-05-26 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 入力装置 |
| JP2021040593A (ja) * | 2019-09-13 | 2021-03-18 | アルスコーポレーション株式会社 | 剪定用電動切断装置 |
| DE112021004263T5 (de) | 2020-08-12 | 2023-05-25 | Alps Alpine Co., Ltd. | Lasterfassungsvorrichtung |
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| JP3448741B2 (ja) | 2003-09-22 |
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