JP2018138887A - 起歪体およびその起歪体を備えた力覚センサ - Google Patents
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Abstract
Description
[構成]
全体構成
図1、図2を用いて第1実施形態に係る起歪体の全体構成について説明する。図1は、第1実施形態に係る起歪体の全体構成を示す斜視図である。図2は、図1の起歪体の平面構成を示す平面図である。
図3を用いて第1実施形態に係る起歪体16の詳細な平面構成について説明する。図3は、起歪体16の歪センサ等が設けられた主表面側から見た中央部161および接続部163を詳細に示す平面図である。
図5は、第1実施形態に係る起歪体16のブリッジ回路およびフルブリッジ回路を示す回路図である。
図7は、第1実施形態に係る起歪体16の製造方法を説明するためのフローチャートである。
以上説明したように、第1実施形態に係る起歪体16は、実質的に歪が生じない中央部161の主要面上に設けられ、複数の歪センサS1〜S32と共にブリッジ回路BF2、BF4、BF6、BF8を構成する複数の参照抵抗SR4〜SR30を備える(図3)。このように、参照抵抗RS4〜RS30は、歪センサS1〜S32と同一の起歪体16の主表面上に一体的に設けられる。その結果、歪センサS1〜S32と参照抵抗RS4〜RS30との間に生じる温度誤差および外部ノイズの影響を低減でき、検出精度を向上することができる。
図8乃至図10を用いて第2実施形態に係る起歪体16Aを説明する。第2実施形態は、起歪体の裏面側の接続部に歪増大部としての溝(溝構造)GRを備える一例に関する。図8は、第2実施形態に係る起歪体16Aの裏面側から見た全体構造を示す斜視図である。図9は、図8の破線で囲った部分を拡大した歪増大部を示す断面図である。
第2実施形態に係る起歪体16Aの構造および動作によれば、少なくとも第1実施形態と同様の作用効果が得られる。
図11乃至図18を用いて第3実施形態を説明する。第3実施形態は、第1実施形態に係る起歪体16を力覚センサに適用した一例に関する。第3実施形態に係る力覚センサは、例えばロボットアーム等に用いられ、XYZ方向の力およびトルクを検出するための6軸力覚センサである。
図11は、第1実施形態に係る起歪体16を備えた力覚センサ10の外観を示す斜視図である。図12は、図11の力覚センサ10を示す分解斜視図である。
図13を用いて力覚センサ10に実装される状態の起歪体16について詳細に説明する。図13は、力覚センサ10に実装される状態の起歪体16を示す断面図である。
上記構成の力覚センサ10の検出動作について簡単に説明する。ここでは、Z軸方向において可動体12のほぼ中央部分に加えられた外力(荷重)を検出する場合を一例に挙げる。
ここで、異方性導電フィルム181を用いて、電極171の端子とFPCであるリード配線182の端子とを互いに電気的に接続するためには、主に、ACF転写(ラミネーション)工程、FPC位置合わせ(アライメント)工程、および圧着硬化工程の3つの工程(ST1〜ST3)が必要となる。
起歪体16を備えた第3実施形態に係る力覚センサ10の構造および動作によれば、少なくとも第1実施形態と同様の作用効果が得られる。
図19を用いて第4実施形態を説明する。第4実施形態は、歪センサのその他の配置の一例に関する。図19は、第4実施形態に係る起歪体の主表面側から見た全体構成を示す斜視図である。
第4実施形態に係る起歪体16Bは、第2接続部163bに設けられる8個の第2歪センサS1、S2、S15、S16、S17、S18、S25、S26が、その他の第2歪センサと同程度に溝GRから十分な距離LSを有して配置されている(図19)。
以上、第1乃至第4実施形態を一例に挙げて説明したが、本発明の実施形態は、上記第1乃至第4実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変形が可能であることは勿論である。
Claims (9)
- 中央部と、
前記中央部の周囲を囲む外周部と、
前記中央部と前記外周部とを接続し、前記外周部と隣接する第1接続部と前記中央部と隣接する第2接続部とをそれぞれ備える複数の接続部と、
前記接続部の主表面上に設けられる複数の歪センサと、
前記中央部の主表面上に設けられ、前記複数の歪センサと共にブリッジ回路を構成する複数の参照抵抗と、
前記第1接続部の前記主表面と対向する裏面側において、前記第1接続部に発生する歪が前記第2接続部に発生する歪よりも増大するように構成された歪増大部と、を具備する
起歪体。 - 前記第1接続部の主表面上に、前記ブリッジ回路を構成する前記複数の歪センサの少なくとも一つが設けられる
請求項1に記載の起歪体。 - 前記第2接続部の主表面上に設けられ、一対の直列接続された前記複数の歪センサが並列に接続されたフルブリッジ回路を更に具備する
請求項2に記載の起歪体。 - 前記歪増大部として、前記起歪体の厚さ方向に凹んで構成された溝を備える
請求項1乃至3のいずれかに記載の起歪体。 - 前記中央部は、外部の第1支持部材に接続され、
前記外周部は、外部の第2支持部材に接続され、
前記外周部および前記接続部の弾性は、前記中央部の弾性よりも大きい
請求項1乃至4のいずれかに記載の起歪体。 - 前記中央部および前記接続部の主表面上に設けられ、前記複数の歪センサおよび前記複数の参照抵抗を電気的に接続する配線と、
前記中央部の主表面上に設けられ、前記配線と電気的に接続され、前記ブリッジ回路および前記フルブリッジ回路の検出信号を取り出すための電極と、を更に具備する
請求項3乃至5のいずれかに記載の起歪体。 - 前記複数の歪センサ、前記複数の参照抵抗、前記電極、および前記配線の配置は、前記外周部の角部を結んだ対角線において鏡像対称となるように構成される
請求項6に記載の起歪体。 - 請求項1に記載の起歪体と、
円筒状の本体と、
前記本体に対して動作可能な円筒状の可動体と、を具備し、
前記起歪体の前記中央部は、支持部材である前記本体または前記可動体の一方に接続され、
前記起歪体の前記外周部は、支持部材である前記本体または前記可動体の他方に接続される
力覚センサ。 - 前記可動体の周囲に等間隔に設けられた少なくとも3つの円形の開口部と、
前記開口部のそれぞれの内部に配置され、前記開口部の直径より小さな第1外径を有する第1側面を備えるストッパと、
前記ストッパを前記本体に固定する固定部材と、を更に具備する
請求項8に記載の力覚センサ。
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