JP2019133299A - Input device and force sensor device - Google Patents

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Abstract

To improve detection accuracy of an input device with a force sensor device.SOLUTION: A pen type input device 1 includes: an enclosure 10 having a tapered slope 11 in one end side; a contact part 20 which is provided in the one end side of the enclosure and is brought into contact with a contact object; and a force sensor device 30 with a detecting element 150 for detecting a force applied to the contact part 20. At least a part of the force sensor device 30 is received in the slope, and the force sensor device 30 has portions (pillars 222 and 223) which face an inner wall of the slope and are inclined in the same direction as the inner wall of the slope.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、入力装置、力覚センサ装置に関する。   The present invention relates to an input device and a force sensor device.

従来より、力やモーメントを検出するための力覚センサ装置を搭載した入力装置が知られている。例えば、ペン先を入力部とするペン型の入力装置が知られており、スタイラスペン等と呼ばれている。   Conventionally, an input device equipped with a force sensor device for detecting force and moment is known. For example, a pen-type input device using a pen tip as an input unit is known and is called a stylus pen or the like.

このようなペン型の入力装置の一例として、入力部となるペン先とペン軸との間に力覚センサ装置が配置されたペン型の入力装置を挙げることができる。この入力装置では、力覚センサ装置の起歪体は、ペン先へ接続される中心部とペン軸へ接続される周辺リングとが4本の梁によって連結された構造とされ、各梁に取り付けられた歪みゲージにより力とモーメントを検出する(例えば、特許文献1参照)。   An example of such a pen-type input device is a pen-type input device in which a force sensor device is disposed between a pen tip serving as an input unit and a pen shaft. In this input device, the strain body of the force sensor device has a structure in which a central portion connected to the pen tip and a peripheral ring connected to the pen shaft are connected by four beams, and is attached to each beam. The force and moment are detected by the strain gauge provided (see, for example, Patent Document 1).

特開2008−46781号公報JP 2008-46781 A

しかしながら、上記の入力装置では、入力部と力覚センサ装置との距離が長いため、力やモーメントを精度よく検出することが困難である。具体的には、入力部と力覚センサ装置との距離が長いため、入力部の振動等のノイズ源が増加し、微小な力の検出が難しくなる。又、入力部と力覚センサ装置との距離が長いため、力覚センサ装置への入力としてモーメントが大きくなり、力の検出が難しくなる。   However, in the above input device, since the distance between the input unit and the force sensor device is long, it is difficult to accurately detect force and moment. Specifically, since the distance between the input unit and the force sensor device is long, noise sources such as vibration of the input unit increase, and it becomes difficult to detect a minute force. In addition, since the distance between the input unit and the force sensor device is long, the moment increases as input to the force sensor device, making it difficult to detect force.

このような問題は、ペン型の入力装置に限らず、小さなセンシングポイントから入力される小さな力を精度よく検出することが要求される、力覚センサ装置を搭載したペン型以外の入力装置にも当てはまる。   Such a problem is not limited to a pen-type input device, but also to an input device other than a pen-type device equipped with a force sensor device that is required to accurately detect a small force input from a small sensing point. apply.

本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、力覚センサ装置を搭載した入力装置の検出精度を向上することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to improve the detection accuracy of an input device equipped with a force sensor device.

本入力装置は、一端側に先細の傾斜部を備えた筐体と、前記筐体の一端側に設けられた、被接触物と接触する接触部と、前記接触部に印加された力を検出する検出素子を備えた力覚センサ装置と、を有し、前記力覚センサ装置の少なくとも一部は、前記傾斜部内に収容され、前記力覚センサ装置は、前記傾斜部の内壁と対向して前記傾斜部の内壁と同一方向に傾斜する部分を備えている。   The input device detects a case having a tapered inclined portion on one end side, a contact portion that is provided on one end side of the case and that contacts an object to be contacted, and a force applied to the contact portion. A force sensor device provided with a detecting element, wherein at least a part of the force sensor device is accommodated in the inclined portion, and the force sensor device is opposed to an inner wall of the inclined portion. A portion inclined in the same direction as the inner wall of the inclined portion is provided.

開示の技術によれば、力覚センサ装置を搭載した入力装置の検出精度を向上することができる。   According to the disclosed technology, it is possible to improve the detection accuracy of an input device equipped with a force sensor device.

第1の実施の形態に係るペン型入力装置を例示する断面図である。It is sectional drawing which illustrates the pen type input device which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施の形態に係るペン型入力装置の先端側を例示する部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which illustrates the tip side of the pen type input device concerning a 1st embodiment. 第1の実施の形態に係る力覚センサ装置を例示する斜視図である。1 is a perspective view illustrating a force sensor device according to a first embodiment. 第1の実施の形態に係る力覚センサ装置を例示する平面図である。1 is a plan view illustrating a force sensor device according to a first embodiment. 第1の実施の形態の変形例に係るペン型入力装置の先端側を例示する部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which illustrates the tip side of the pen type input device concerning the modification of a 1st embodiment. 第1の実施の形態の変形例に係る力覚センサ装置を例示する斜視図である。It is a perspective view which illustrates the force sensor device concerning the modification of a 1st embodiment. 第2の実施の形態に係るペン型入力装置を例示する断面図である。It is sectional drawing which illustrates the pen type input device which concerns on 2nd Embodiment. 第3の実施の形態に係るペン型入力装置の先端側を例示する部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which illustrates the tip side of a pen type input device concerning a 3rd embodiment. 第3の実施の形態の変形例に係るペン型入力装置の先端側を例示する部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which illustrates the tip side of the pen type input device concerning the modification of a 3rd embodiment. 第4の実施の形態に係る入力装置の全体を例示する断面図である。It is sectional drawing which illustrates the whole input device which concerns on 4th Embodiment.

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。   Hereinafter, embodiments for carrying out the invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted.

〈第1の実施の形態〉
第1の実施の形態では、本発明に係る入力装置の一例として、ペン型入力装置について説明する。但し、本発明に係る入力装置はペン型入力装置には限定されず、工作機械等に使用されるロボットの腕や指に搭載される入力装置等に幅広く適用することができる。
<First Embodiment>
In the first embodiment, a pen-type input device will be described as an example of the input device according to the present invention. However, the input device according to the present invention is not limited to a pen-type input device, and can be widely applied to an input device mounted on an arm or a finger of a robot used in a machine tool or the like.

図1は、第1の実施の形態に係るペン型入力装置を例示する断面図である。図1を参照するに、ペン型入力装置1は、筐体10と、接触部20と、力覚センサ装置30と、回路部40と、接続部50と、電池60と、芯部70とを有している。   FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a pen-type input device according to the first embodiment. Referring to FIG. 1, the pen-type input device 1 includes a housing 10, a contact unit 20, a force sensor device 30, a circuit unit 40, a connection unit 50, a battery 60, and a core unit 70. Have.

筐体10は、長手方向の一端側に設けられた先細(テーパ形状)の傾斜部11と、傾斜部11に連続する本体部12とを備えた長尺状の中空部材であり、内部に力覚センサ装置30、回路部40、接続部50、電池60、芯部70等を収容している。   The housing 10 is a long hollow member including a tapered (tapered) inclined portion 11 provided on one end side in the longitudinal direction and a main body portion 12 continuous to the inclined portion 11, and has a force inside. The sense sensor device 30, the circuit unit 40, the connection unit 50, the battery 60, the core unit 70, and the like are accommodated.

傾斜部11は、例えば、中空の円錐台状である。本体部12は、例えば、中空の円柱状である。但し、これらは一例であり、傾斜部11は、長手方向の一端側が先細(テーパ形状)の任意の形状とすることができる。又、本体部12は、把持に適した任意の形状とすることができる。例えば、本体部12は、長手方向の位置により直径が異なってもよい。又、本体部12は、長手方向に垂直な方向の断面が多角形状等であってもよい。傾斜部11と本体部12とは、例えば、樹脂や金属により一体に形成することができる。   The inclined portion 11 has, for example, a hollow truncated cone shape. The main body 12 is, for example, a hollow columnar shape. However, these are only examples, and the inclined portion 11 can have an arbitrary shape in which one end side in the longitudinal direction is tapered (tapered). Moreover, the main-body part 12 can be made into the arbitrary shapes suitable for a holding | grip. For example, the main body 12 may have a different diameter depending on the position in the longitudinal direction. The main body 12 may have a polygonal cross section in a direction perpendicular to the longitudinal direction. The inclined portion 11 and the main body portion 12 can be integrally formed of, for example, resin or metal.

接触部20は、ペン先に相当する部分であり、筐体10の一端側において、力覚センサ装置30に取り付けられている。接触部20が被接触物と接触して接触部20に印加された力は、力覚センサ装置30に伝達される。接触部20は、例えば、可撓性を有する樹脂材料等により形成することができる。可撓性を有する樹脂材料等の一例としては、シリコーン樹脂やエラストマー等が挙げられる。   The contact portion 20 is a portion corresponding to a pen tip, and is attached to the force sensor device 30 on one end side of the housing 10. The force applied to the contact portion 20 when the contact portion 20 comes into contact with the contacted object is transmitted to the force sensor device 30. The contact portion 20 can be formed of, for example, a flexible resin material. Examples of the resin material having flexibility include a silicone resin and an elastomer.

力覚センサ装置30は、接触部20に印加された力を検出する検出素子150を備えており、検出素子150は起歪体200に固定されている。力覚センサ装置30の少なくとも一部は、筐体10の傾斜部11内に収容されている。力覚センサ装置30は、傾斜部11の内壁と対向して傾斜部11の内壁と同一方向に傾斜する部分を備えている。力覚センサ装置30については、別途詳説する。   The force sensor device 30 includes a detection element 150 that detects a force applied to the contact portion 20, and the detection element 150 is fixed to the strain body 200. At least a part of the force sensor device 30 is accommodated in the inclined portion 11 of the housing 10. The force sensor device 30 includes a portion that faces the inner wall of the inclined portion 11 and is inclined in the same direction as the inner wall of the inclined portion 11. The force sensor device 30 will be described in detail separately.

回路部40は、力覚センサ装置30の検出素子150とフレキシブルケーブル等の接続部50を介して接続されている。回路部40には、例えば、マイコンや無線通信用IC等が搭載されている。マイコンや無線通信用IC等には、リチウム電池等の電池60から電力が供給されている。   The circuit unit 40 is connected to the detection element 150 of the force sensor device 30 via a connection unit 50 such as a flexible cable. For example, a microcomputer and a wireless communication IC are mounted on the circuit unit 40. Electric power is supplied from a battery 60 such as a lithium battery to the microcomputer and the wireless communication IC.

マイコンは、例えば、所定の入力回路(増幅器、フィルタ、A/Dコンバータ等)を介して力覚センサ装置30から情報を入手することができる。無線通信用ICは、例えば、マイコンの指令により、マイコンが力覚センサ装置30から入手した情報を外部の制御装置等に送信することができる。   The microcomputer can obtain information from the force sensor device 30 via, for example, a predetermined input circuit (amplifier, filter, A / D converter, etc.). The wireless communication IC can transmit information obtained from the force sensor device 30 by the microcomputer to an external control device or the like, for example, according to a command from the microcomputer.

なお、ペン型入力装置1と外部の制御装置等との情報の入出力は無線には限らず、電線や光ファイバー等の有線を用いて行ってもよい。   Input / output of information between the pen-type input device 1 and an external control device is not limited to wireless, and may be performed using a wire such as an electric wire or an optical fiber.

芯部70は、一端側に力覚センサ装置30を固定し、更に回路部40及び電池60を搭載し、筐体10内に固定されている。芯部70の外壁は、本体部12の内壁に設けられた突起部121と嵌合し、X軸方向及びY軸方向に保持されている。芯部70の他端側には、例えば、雄ねじが形成され、本体部12の他端側に形成された雌ねじと螺合することで本体部12に固定され、Z軸方向に保持されている。   The core part 70 fixes the force sensor device 30 on one end side, and further includes a circuit part 40 and a battery 60, and is fixed in the housing 10. The outer wall of the core part 70 is fitted with a protrusion 121 provided on the inner wall of the main body part 12 and is held in the X-axis direction and the Y-axis direction. For example, a male screw is formed on the other end side of the core portion 70, and is fixed to the main body portion 12 by being screwed with a female screw formed on the other end side of the main body portion 12, and is held in the Z-axis direction. .

なお、ここでは、筐体10の長手方向をZ軸方向、Z軸方向と直交する任意の方向をX軸方向及びY軸方向とする。X軸方向、Y軸方向、及びZ軸方向は、互いに直交している。   Here, the longitudinal direction of the housing 10 is defined as the Z-axis direction, and arbitrary directions orthogonal to the Z-axis direction are defined as the X-axis direction and the Y-axis direction. The X axis direction, the Y axis direction, and the Z axis direction are orthogonal to each other.

図2は、第1の実施の形態に係るペン型入力装置の先端側を例示する部分断面図である。図3は、第1の実施の形態に係る力覚センサ装置を例示する斜視図である。図4は、第1の実施の形態に係る力覚センサ装置を例示する平面図である。図2〜図4を参照しながら、力覚センサ装置30について詳説する。   FIG. 2 is a partial cross-sectional view illustrating the tip side of the pen-type input device according to the first embodiment. FIG. 3 is a perspective view illustrating the force sensor device according to the first embodiment. FIG. 4 is a plan view illustrating the force sensor device according to the first embodiment. The force sensor device 30 will be described in detail with reference to FIGS.

なお、ここでは、便宜上、力覚センサ装置30において、接触部20が取り付けられる側を上側又は一方の側、その反対側を下側又は他方の側とする。又、各部位の接触部20が取り付けられる側の面を上面又は一方の面、その反対側の面を下面又は他方の面とする。但し、力覚センサ装置30は天地逆の状態で用いることができ、又は任意の角度で配置することができる。又、平面視とは対象物を台座部210の上面の法線方向(Z軸方向)から視ることを指し、平面形状とは対象物を台座部210の上面の法線方向(Z軸方向)から視た形状を指すものとする。   Here, for the sake of convenience, in the force sensor device 30, the side on which the contact portion 20 is attached is referred to as the upper side or one side, and the opposite side is referred to as the lower side or the other side. Further, the surface on which the contact portion 20 of each part is attached is the upper surface or one surface, and the opposite surface is the lower surface or the other surface. However, the force sensor device 30 can be used upside down, or can be arranged at an arbitrary angle. The planar view refers to viewing the object from the normal direction (Z-axis direction) of the upper surface of the pedestal 210, and the planar shape refers to the normal direction of the upper surface of the pedestal 210 (Z-axis direction). ) Refers to the shape viewed from.

検出素子150は、起歪体200の上面側に、起歪体200から突出しないように接着されている。検出素子150は、1チップで最大6軸を検知できるMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)センサチップである。検出素子150は、例えば、SOI(Silicon On Insulator)基板等の半導体基板から形成することができる。検出素子150の平面形状は、例えば、3mm角程度の正方形とすることができる。   The detection element 150 is bonded to the upper surface side of the strain body 200 so as not to protrude from the strain body 200. The detection element 150 is a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) sensor chip that can detect up to six axes with one chip. The detection element 150 can be formed from, for example, a semiconductor substrate such as an SOI (Silicon On Insulator) substrate. The planar shape of the detection element 150 can be a square of about 3 mm square, for example.

なお、6軸とは、X軸方向の力(Fx)、Y軸方向の力(Fy)、Z軸方向の力(Fz)、X軸を軸として回転させるモーメント(Mx)、Y軸を軸として回転させるモーメント(My)、及びZ軸を軸として回転させるモーメント(Mz)である。   The six axes are the force in the X-axis direction (Fx), the force in the Y-axis direction (Fy), the force in the Z-axis direction (Fz), the moment to rotate about the X-axis (Mx), and the Y-axis as the axis. And a moment (Mz) to rotate around the Z axis.

起歪体200は、接触部20に印加された力により歪んで、接触部20に印加された力を検出素子150に伝達する部材である。起歪体200は、例えば、成形や切削、ワイヤ放電等により、一体に形成することができる。起歪体200を構成する任意の部材を別体とし、溶接、接着、ねじ止め等により、他の部材と一体化してもよい。   The strain body 200 is a member that is distorted by the force applied to the contact portion 20 and transmits the force applied to the contact portion 20 to the detection element 150. The strain body 200 can be integrally formed, for example, by molding, cutting, wire discharge, or the like. Arbitrary members constituting the strain generating body 200 may be separated and integrated with other members by welding, bonding, screwing, or the like.

起歪体200の材料としては、例えば、SUS(ステンレス鋼)等の硬質な金属材料を用いることができる。中でも、特に硬質で機械的強度の高いSUS630を用いることが好ましい。起歪体200を成形により作製する場合には、例えば、金属粒子とバインダーとなる樹脂とを金型に入れて成形し、その後、焼結して樹脂を蒸発させることで、金属からなる起歪体200を作製できる。   As a material of the strain body 200, for example, a hard metal material such as SUS (stainless steel) can be used. Among them, it is particularly preferable to use SUS630 that is particularly hard and has high mechanical strength. When the strain generating body 200 is produced by molding, for example, metal particles and a resin serving as a binder are placed in a mold and then molded, and then the resin is evaporated by sintering, whereby the strain generating composed of metal is performed. The body 200 can be produced.

起歪体200において、台座部210の上面の外周側の四か所に、4本の柱221、222、223、及び224が配置されている。そして、柱221〜224のうち、隣接する柱の対向する側面の台座部210とは反対側同士を連結する4本の梁231、232、233、及び234が枠状に設けられている。柱221〜224及び梁231〜234の短手方向の断面形状は、例えば、矩形とすることができるが、円形や楕円形、多角形等であってもよい。   In the strain body 200, four columns 221, 222, 223, and 224 are arranged at four positions on the outer peripheral side of the upper surface of the base 210. And four beams 231, 232, 233, and 234 which connect the opposite side to the base part 210 of the side surface which an adjacent pillar opposes among the pillars 221-224 are provided in frame shape. The cross-sectional shapes in the short direction of the columns 221 to 224 and the beams 231 to 234 may be rectangular, for example, but may be circular, elliptical, polygonal, or the like.

台座部210の上面の略中央には、検出素子150を搭載する検出素子搭載部となる柱225が配置されている。柱225は、柱221〜224よりも太くて短く形成されている。検出素子150は、柱221〜224の上面から突出しないように、柱225の上面側に固定されている。柱225の短手方向の断面形状は、例えば、矩形とすることができるが、円形や楕円形、多角形等であってもよい。   A column 225 serving as a detection element mounting portion on which the detection element 150 is mounted is disposed substantially at the center of the upper surface of the pedestal portion 210. The pillar 225 is thicker and shorter than the pillars 221 to 224. The detection element 150 is fixed to the upper surface side of the column 225 so as not to protrude from the upper surfaces of the columns 221 to 224. The cross-sectional shape in the short direction of the column 225 can be, for example, a rectangle, but may be a circle, an ellipse, a polygon, or the like.

柱221〜224は、柱225の周囲に離間して略等間隔で配置されている。柱221〜224は、平面視において、各々の上面の中央の位置が各々の下面の中央の位置よりも台座部210の中心側に近付くように、斜めに配置されている。つまり、柱221〜224は、台座部210から離れるほど(接触部20側に向かうほど)柱225に近付くように斜めに配置されている。   The columns 221 to 224 are spaced around the column 225 and are arranged at substantially equal intervals. The pillars 221 to 224 are arranged obliquely so that the center position of each upper surface is closer to the center side of the pedestal part 210 than the center position of each lower surface in plan view. That is, the columns 221 to 224 are arranged obliquely so as to approach the column 225 as the distance from the pedestal portion 210 increases (as the distance from the contact portion 20 increases).

又、本実施の形態では、柱221〜224は、接触部20から台座部210側に向かうほど、横断面積(Z軸と垂直な断面の面積)が大きくなるような形状とされている。このような形状にすることで、Z軸方向の力覚センサ装置30の耐荷重を向上する効果を得ることができる。   Further, in the present embodiment, the columns 221 to 224 are shaped so that the cross-sectional area (area of the cross section perpendicular to the Z axis) increases from the contact portion 20 toward the pedestal portion 210 side. By adopting such a shape, an effect of improving the load resistance of the force sensor device 30 in the Z-axis direction can be obtained.

柱221〜224の各々は、図4の位置に対して、長手方向を軸として所定の角度(例えば、90度)回転させて配置してもよい(但し、台座部210から離れるほど柱225に近付くように斜めに配置する点は変わらないようにする)。又、柱221〜224は、全体として台座部210から離れるほど柱225に近付くように斜めに配置されていればよく、例えば、一部の面が台座部210の上面と垂直等であってもよい。   Each of the columns 221 to 224 may be arranged with a predetermined angle (for example, 90 degrees) rotated with respect to the position of FIG. 4 as an axis (provided that the columns 225 are separated from the pedestal 210). Do not change the point that is placed diagonally to get closer). Further, the columns 221 to 224 may be disposed obliquely so as to approach the column 225 as the distance from the pedestal portion 210 as a whole. For example, even if some surfaces are perpendicular to the upper surface of the pedestal portion 210, etc. Good.

なお、本実施の形態では、台座部210上に4本の柱(柱221〜224)を設けているが、台座部210上に設ける柱の数は4本には限定されない。   In this embodiment, four columns (columns 221 to 224) are provided on the pedestal portion 210, but the number of columns provided on the pedestal portion 210 is not limited to four.

梁231〜234のそれぞれの上面の長手方向の略中央部には、梁231〜234の長手方向の中央部から上方(台座部210とは反対側)に突起する受力部241〜244が設けられている。4つの受力部241〜244を設けることで、例えば1つの受力部の構造と比較して、梁231〜234の耐荷重を向上することができる。受力部241〜244の形状は、例えば、四角柱とすることができるが、円柱等であってもよい。   The force receiving portions 241 to 244 projecting upward (from the side opposite to the pedestal portion 210) from the center portion in the longitudinal direction of the beams 231 to 234 are provided at the substantially central portion in the longitudinal direction of the upper surfaces of the beams 231 to 234, respectively. It has been. By providing the four force receiving portions 241 to 244, for example, the load resistance of the beams 231 to 234 can be improved as compared with the structure of one force receiving portion. The shape of the force receiving portions 241 to 244 can be, for example, a quadrangular prism, but may be a cylinder or the like.

受力部241〜244の各々の上面(台座部210とは反対側)に、例えば円盤状の受力板260が設けられている。柱221〜224が台座部210から離れるほど柱225に近付くように斜めに配置されているため、台座部210の法線方向から視て、受力板260を台座部210よりも小さくすることができる。   For example, a disk-shaped force receiving plate 260 is provided on the upper surface of each of the force receiving portions 241 to 244 (the side opposite to the pedestal portion 210). Since the columns 221 to 224 are arranged obliquely so as to be closer to the column 225 as they move away from the pedestal portion 210, the force receiving plate 260 can be made smaller than the pedestal portion 210 when viewed from the normal direction of the pedestal portion 210. it can.

受力板260の上面外周部には、取付部270が筒状に立設している。取付部270の内壁には、例えば、雌ねじが形成され、接触部20の取付部270側に設けられた円柱状の突起部21の外壁に形成された雄ねじと螺合することで、接触部20を着脱可能な状態で取り付けることができる。取付部270の少なくとも一部は、筐体10の傾斜部11の先端から突出しているため、接触部20を容易に着脱することができる。   A mounting portion 270 is provided in a cylindrical shape on the outer peripheral portion of the upper surface of the force receiving plate 260. For example, a female screw is formed on the inner wall of the attachment portion 270 and is screwed with a male screw formed on the outer wall of the columnar protrusion 21 provided on the attachment portion 270 side of the contact portion 20. Can be attached in a detachable state. Since at least a part of the attachment portion 270 protrudes from the tip of the inclined portion 11 of the housing 10, the contact portion 20 can be easily attached and detached.

接触部20に印加された力は、受力板260を介して受力部241〜244に印加される。柱225は、印加された力により変形する梁231〜234や、印加された力により変形する柱221〜224とは分離されているため、受力板260を介して受力部241〜244に力が印加されても可動することはない(印加された力により変形しない)。起歪体200をこのような柱と梁とを備えた構造とすることで、印加される力によって6軸それぞれで異なる変形を示すため、6軸の分離性が良い変形を検出素子150に伝えることができる。   The force applied to the contact portion 20 is applied to the force receiving portions 241 to 244 via the force receiving plate 260. Since the column 225 is separated from the beams 231 to 234 that are deformed by the applied force and the columns 221 to 224 that are deformed by the applied force, the columns 225 are separated from the force receiving units 241 to 244 via the force receiving plate 260. It does not move even when a force is applied (it does not deform due to the applied force). Since the strain body 200 has a structure including such a column and a beam, different deformations are exhibited in each of the six axes depending on the applied force, and therefore, the deformation having good separability of the six axes is transmitted to the detection element 150. be able to.

台座部210の下面の略中央には、力覚センサ装置30を芯部70に取り付けるための装置取付部290が柱225とは反対方向に突起するように設けられている。装置取付部290は、例えば、円柱状とすることができる。装置取付部290は、芯部70に固定されている。芯部70は筐体10に固定されているので、装置取付部290は筐体10と固定されていることになる。   A device attachment portion 290 for attaching the force sensor device 30 to the core portion 70 is provided at substantially the center of the lower surface of the pedestal portion 210 so as to protrude in a direction opposite to the column 225. The device attachment portion 290 can be, for example, cylindrical. The device attachment portion 290 is fixed to the core portion 70. Since the core portion 70 is fixed to the housing 10, the device mounting portion 290 is fixed to the housing 10.

一方、柱221〜224、梁231〜234、受力部241〜244、受力板260、及び取付部270と筐体10との間には空間が存在しており、これらと筐体10とは接触していない。つまり、柱221〜224、梁231〜234、受力部241〜244、受力板260、及び取付部270は、芯部70や筐体10に固定されていなく、芯部70や筐体10に対して動くことができる。   On the other hand, spaces exist between the columns 221 to 224, the beams 231 to 234, the force receiving portions 241 to 244, the force receiving plate 260, and the mounting portion 270 and the housing 10. Are not touching. That is, the columns 221 to 224, the beams 231 to 234, the force receiving portions 241 to 244, the force receiving plate 260, and the attachment portion 270 are not fixed to the core portion 70 and the housing 10, but the core portion 70 and the housing 10. Can move against.

図2の例では、筐体10内に固定された芯部70のZ軸方向に、挿入溝75が設けられている。又、挿入溝75のX軸方向の両側から、各々が挿入溝75と連通するように、ねじ孔76及び77が設けられている。   In the example of FIG. 2, an insertion groove 75 is provided in the Z-axis direction of the core portion 70 fixed in the housing 10. Screw holes 76 and 77 are provided from both sides of the insertion groove 75 in the X-axis direction so as to communicate with the insertion groove 75, respectively.

そして、装置取付部290は挿入溝75に挿入され、ねじ孔76及び77と螺合するねじ81及び82(例えば、いもねじ)により、芯部70のX軸方向の両側から側面を挟持され、芯部70に固定されている。但し、力覚センサ装置30と芯部70との取り付けは、ねじを用いる方法には限定されず、溶接や接着等の任意の方法を用いることができる。   The device mounting portion 290 is inserted into the insertion groove 75, and the side surfaces are sandwiched from both sides in the X-axis direction of the core portion 70 by screws 81 and 82 (for example, potato screws) screwed into the screw holes 76 and 77, It is fixed to the core part 70. However, the attachment of the force sensor device 30 and the core part 70 is not limited to a method using a screw, and any method such as welding or adhesion can be used.

このように、力覚センサ装置30では、柱221〜224は、台座部210から離れるほど柱225に近付くように斜めに配置されている。これにより、力覚センサ装置30を筐体10の傾斜部11内に収容する際に、柱221〜224が傾斜部11の内壁と対向して傾斜部11の内壁と同一方向に傾斜する部分を備えるため、力覚センサ装置30を傾斜部11内の空間に効率よく収容できる。その結果、接触部20と力覚センサ装置30の受力板260との距離を近付けることが可能となり、接触部20から入力される小さな力を力覚センサ装置30の検出素子150で精度よく検出することができる。   As described above, in the force sensor device 30, the columns 221 to 224 are disposed obliquely so as to approach the column 225 as the distance from the pedestal unit 210 increases. Accordingly, when the force sensor device 30 is accommodated in the inclined portion 11 of the housing 10, the portions where the columns 221 to 224 are inclined in the same direction as the inner wall of the inclined portion 11 so as to face the inner wall of the inclined portion 11. Therefore, the force sensor device 30 can be efficiently accommodated in the space inside the inclined portion 11. As a result, the distance between the contact portion 20 and the force receiving plate 260 of the force sensor device 30 can be reduced, and a small force input from the contact portion 20 can be accurately detected by the detection element 150 of the force sensor device 30. can do.

又、柱221〜224を台座部210から離れるほど柱225に近付くように斜めに配置することにより、柱221〜224を台座部210の上面に垂直に配置した場合と比べて、柱221〜224の各々を長くできる。これにより、Z軸を軸として回転させるモーメント(Mz)の感度を上げることができる。   Further, the columns 221 to 224 are disposed obliquely so as to be closer to the column 225 as the distance from the pedestal portion 210 is increased, so that the columns 221 to 224 are compared with the case where the columns 221 to 224 are disposed perpendicular to the upper surface of the pedestal portion 210. Each can be lengthened. Thereby, the sensitivity of the moment (Mz) rotated about the Z axis can be increased.

なお、接触部20の形状は、図2等に示したペン先の形状には限定されず、目的に応じて適宜選択した形状とすることができる。一例としては、毛筆や医療用メス等が挙げられる。   Note that the shape of the contact portion 20 is not limited to the shape of the pen tip shown in FIG. 2 and the like, and may be a shape appropriately selected according to the purpose. Examples include a brush and a medical knife.

〈第1の実施の形態の変形例〉
第1の実施の形態の変形例では、接触部を取り付ける取付部の形状が異なるペン型入力装置の例を示す。なお、第1の実施の形態の変形例において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
<Modification of First Embodiment>
In the modification of the first embodiment, an example of a pen-type input device in which the shape of the attachment portion to which the contact portion is attached is different is shown. In the modification of the first embodiment, the description of the same components as those of the already described embodiments may be omitted.

図5は、第1の実施の形態の変形例に係るペン型入力装置の先端側を例示する部分断面図である。図6は、第1の実施の形態の変形例に係る力覚センサ装置を例示する斜視図である。図5及び図6を参照すると、ペン型入力装置1Aでは、接触部20が接触部20Aに置換され、力覚センサ装置30の取付部270が取付部270Aに置換された点が、ペン型入力装置1(図2参照)と相違する。   FIG. 5 is a partial cross-sectional view illustrating the distal end side of a pen-type input device according to a modification of the first embodiment. FIG. 6 is a perspective view illustrating a force sensor device according to a modification of the first embodiment. 5 and 6, in the pen-type input device 1A, the point that the contact portion 20 is replaced with the contact portion 20A and the attachment portion 270 of the force sensor device 30 is replaced with the attachment portion 270A is the pen-type input. It is different from the apparatus 1 (see FIG. 2).

接触部20Aには、受力板260側から内方に窪む凹部22が設けられている。取付部270Aは、受力板260の上面外周部を露出するように、受力板260の上面の中央側に円柱状に立設している。   The contact portion 20A is provided with a recess 22 that is recessed inward from the force receiving plate 260 side. The attachment portion 270A is erected in a columnar shape on the center side of the upper surface of the force receiving plate 260 so that the outer peripheral portion of the upper surface of the force receiving plate 260 is exposed.

取付部270Aの外壁には、例えば、雄ねじが形成され、接触部20Aの凹部22の内壁に形成された雌ねじと螺合することで、接触部20Aを着脱可能な状態で取り付けることができる。取付部270と同様に、取付部270Aの少なくとも一部は、筐体10の傾斜部11の先端から突出しているため、接触部20Aを容易に着脱することができる。   For example, a male screw is formed on the outer wall of the attachment portion 270A, and the contact portion 20A can be attached in a detachable manner by being screwed with a female screw formed on the inner wall of the concave portion 22 of the contact portion 20A. Similar to the attachment portion 270, at least a part of the attachment portion 270A protrudes from the tip of the inclined portion 11 of the housing 10, so that the contact portion 20A can be easily attached and detached.

このように、接触部を力覚センサ装置に着脱可能な状態で取り付けることができれば、接触部や取付部の形状や構造は特に限定されず、目的に応じて適宜選択することができる。   Thus, if the contact portion can be attached to the force sensor device in a detachable state, the shape and structure of the contact portion and the attachment portion are not particularly limited, and can be appropriately selected according to the purpose.

〈第2の実施の形態〉
第2の実施の形態では、力覚センサ装置を保護する保護構造を有するペン型入力装置の例を示す。なお、第2の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
<Second Embodiment>
In the second embodiment, an example of a pen-type input device having a protective structure for protecting the force sensor device will be described. In the second embodiment, description of the same components as those of the already described embodiments may be omitted.

図7は、第2の実施の形態に係るペン型入力装置を例示する断面図である。図7(a)は、接触部20に力が印加されてない状態を示しており、左図は長手方向の断面図、右図は左図のA−A線に沿う短手方向の断面図である。なお、図7において、回路部40、接続部50、及び電池60の図示は省略されている。   FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a pen-type input device according to the second embodiment. FIG. 7A shows a state in which no force is applied to the contact portion 20, the left figure is a sectional view in the longitudinal direction, and the right figure is a sectional view in the short direction along the line AA in the left figure. It is. In addition, in FIG. 7, illustration of the circuit part 40, the connection part 50, and the battery 60 is abbreviate | omitted.

図7(a)に示すように、ペン型入力装置1Bは、接触部20に所定以上の力が印加されたときに、力覚センサ装置30を保護する保護構造を有している。具体的には、ペン型入力装置1Bにおいて、筐体10Bの後端側の内壁の互いに対向する位置に、溝122及び123が設けられている。又、芯部70Bの後端側の溝122及び123と対応する位置に、付勢部材としてばね91及び92が設けられている。そして、ばね91及び92の一部が溝122及び123内に入り込むことで、長手方向の一端に力覚センサ装置30を固定する芯部70BのZ軸方向の位置決めを行っている。   As shown in FIG. 7A, the pen-type input device 1 </ b> B has a protective structure that protects the force sensor device 30 when a predetermined force or more is applied to the contact portion 20. Specifically, in the pen-type input device 1B, grooves 122 and 123 are provided at positions facing each other on the inner wall on the rear end side of the housing 10B. Further, springs 91 and 92 are provided as biasing members at positions corresponding to the grooves 122 and 123 on the rear end side of the core portion 70B. Then, part of the springs 91 and 92 enter the grooves 122 and 123, thereby positioning the core portion 70B that fixes the force sensor device 30 at one end in the longitudinal direction in the Z-axis direction.

芯部70Bの長手方向の他端には、一部が筐体10Bの長手方向の他端から突出するノック93が固定されている。芯部70Bの外壁の後端側と筐体10Bの内壁の後端側とが対向する部分には、ノック93の周囲を螺旋状に巻くばね94が設けられていることが好ましい。ばね94を設けることにより、接触部20に所定以上の力が印加され、ばね91及び92が溝122及び123内から外れたときに、芯部70B等に加わる衝撃を緩和することができる。   A knock 93 is fixed to the other end of the core portion 70B in the longitudinal direction, a portion of which protrudes from the other end of the casing 10B in the longitudinal direction. It is preferable that a spring 94 that spirally surrounds the knock 93 is provided at a portion where the rear end side of the outer wall of the core portion 70B and the rear end side of the inner wall of the housing 10B face each other. By providing the spring 94, when a predetermined force or more is applied to the contact portion 20, and the springs 91 and 92 are removed from the grooves 122 and 123, the impact applied to the core portion 70B and the like can be reduced.

図7(b)は、接触部20に所定以上の力が印加された状態を示しており、左図は長手方向の断面図、右図は左図のB−B線に沿う短手方向の断面図である。図7(b)に示すように、ペン型入力装置1Bにおいて、接触部20に所定以上の力Fが印加されると、ばね91及び92が撓み、ばね91及び92が溝122及び123から外れて芯部70Bが筐体10Bの他端側に移動する。   FIG. 7B shows a state in which a predetermined force or more is applied to the contact portion 20, the left figure is a cross-sectional view in the longitudinal direction, and the right figure is in the short direction along the line BB in the left figure. It is sectional drawing. As shown in FIG. 7B, in the pen-type input device 1B, when a predetermined force F is applied to the contact portion 20, the springs 91 and 92 are bent, and the springs 91 and 92 are disengaged from the grooves 122 and 123. Then, the core part 70B moves to the other end side of the housing 10B.

ここで、『ペン型入力装置1Bを通常に使用するときの力 < ばね91及び92が溝122及び123から外れる力 < 力覚センサ装置30が破壊する力』のように設定しておく。これにより、接触部20に所定以上の力Fが印加されると、力覚センサ装置30が破壊する前に、ばね91及び92が溝122及び123から外れて芯部70Bが筐体10Bの他端側に移動するため、力覚センサ装置30の破壊を防止することができる。   Here, “the force when the pen-type input device 1B is normally used <the force with which the springs 91 and 92 are released from the grooves 122 and 123 <the force with which the force sensor device 30 breaks” is set. As a result, when a force F greater than a predetermined value is applied to the contact portion 20, the springs 91 and 92 are removed from the grooves 122 and 123 before the force sensor device 30 is broken, and the core portion 70B Since it moves to an end side, destruction of force sensor device 30 can be prevented.

なお、ばね91及び92が溝122及び123から外れて芯部70Bが筐体10Bの他端側に移動する場合、必ずしも接触部20が筐体10B内に隠れるほど移動させなくても上記の保護効果を奏する。   When the springs 91 and 92 are removed from the grooves 122 and 123 and the core portion 70B moves to the other end side of the housing 10B, the above-described protection is not necessary even if the contact portion 20 is not moved so as to be hidden in the housing 10B. There is an effect.

図7(c)は、図7(b)の状態から図7(a)の状態に復帰したことを示しており左図は長手方向の断面図、右図は左図のA−A線に沿う短手方向の断面図である。図7(c)に示すように、図7(b)の状態で、ノック93を筐体10Bの側に移動させることで、芯部70Bが筐体10Bの一端側に移動して、ばね91及び92が溝122及び123に入り込み、図7(a)の状態に復帰する。   FIG. 7 (c) shows that the state of FIG. 7 (b) has returned to the state of FIG. 7 (a). The left figure is a longitudinal sectional view, and the right figure is taken along the line AA in the left figure. It is sectional drawing of the transversal direction which follows. As shown in FIG. 7C, in the state of FIG. 7B, by moving the knock 93 to the housing 10B side, the core portion 70B moves to one end side of the housing 10B, and the spring 91 is moved. And 92 enter the grooves 122 and 123 to return to the state of FIG.

このように、ペン型入力装置1Bでは、接触部20に所定以上の力が印加されても力覚センサ装置30を保護できると共に、ノック93の簡単な操作により正常な状態に容易に復帰させることができる。この保護構造は、力覚センサ装置30を小型化することにより、耐荷重性能が低下した場合に特に有効である。   As described above, in the pen-type input device 1B, the force sensor device 30 can be protected even when a predetermined force or more is applied to the contact portion 20, and can be easily returned to a normal state by a simple operation of the knock 93. Can do. This protective structure is particularly effective when the load bearing performance is reduced by downsizing the force sensor device 30.

なお、図7では、筐体10Bの内壁に溝122及び123を設け、芯部70Bの外壁にばね91及び92を設ける例を示したが、これには限定されず、例えば、筐体10Bの内壁にばね91及び92を設け、芯部70Bの外壁に溝122及び123を設けてもよい。又、溝及び付勢部材は、最低1個ずつ設ければよく、3個以上ずつ設けてもよい。又、付勢部材は、板ばね、コイルばね等の付勢可能な任意の部材を用いることができる。何れの場合も、上記と同様の保護効果を奏する。   7 shows an example in which the grooves 122 and 123 are provided on the inner wall of the housing 10B and the springs 91 and 92 are provided on the outer wall of the core portion 70B. However, the present invention is not limited to this. The springs 91 and 92 may be provided on the inner wall, and the grooves 122 and 123 may be provided on the outer wall of the core portion 70B. Further, at least one groove and one urging member may be provided, and three or more grooves and urging members may be provided. The biasing member may be any member that can be biased, such as a leaf spring or a coil spring. In either case, the same protective effect as described above can be obtained.

〈第3の実施の形態〉
第3の実施の形態では、力覚センサ装置を保護する保護構造を有するペン型入力装置の他の例を示す。なお、第3の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
<Third Embodiment>
In the third embodiment, another example of a pen-type input device having a protective structure for protecting the force sensor device is shown. Note that in the third embodiment, description of the same components as those of the already described embodiments may be omitted.

図8は、第3の実施の形態に係るペン型入力装置の先端側を例示する部分断面図であり、図8(a)は図5に対応する断面を示し、図8(b)は図8(a)のC−C線に沿う断面を示している。図8を参照すると、ペン型入力装置1Cでは、接触部20が接触部20Cに置換された点が、ペン型入力装置1A(図5参照)と相違する。   FIG. 8 is a partial cross-sectional view illustrating the tip side of a pen-type input device according to the third embodiment. FIG. 8A shows a cross-section corresponding to FIG. 5, and FIG. The cross section which follows CC line of 8 (a) is shown. Referring to FIG. 8, the pen-type input device 1C is different from the pen-type input device 1A (see FIG. 5) in that the contact portion 20 is replaced with the contact portion 20C.

図8に示すように、ペン型入力装置1Cは、接触部20Cに所定以上の力が印加されたときに、力覚センサ装置30を保護する保護構造を有している。具体的には、ペン型入力装置1Cにおいて、接触部20C内に、接触部20Cに所定以上の力が印加されると撓む梁構造25が設けられている。図8の例では、梁構造25は、接触部20Cの先端側を支える5本の縦梁を有するが、最低1本以上の縦梁を有する構造であればよい。又、梁構造25は、接触部20Cの先端と取付部270Aの上面との間の任意の位置に配置することができる。   As shown in FIG. 8, the pen-type input device 1C has a protective structure that protects the force sensor device 30 when a predetermined force or more is applied to the contact portion 20C. Specifically, in the pen-type input device 1 </ b> C, a beam structure 25 that is bent when a predetermined force or more is applied to the contact portion 20 </ b> C is provided in the contact portion 20 </ b> C. In the example of FIG. 8, the beam structure 25 has five vertical beams that support the tip side of the contact portion 20 </ b> C, but may be a structure having at least one vertical beam. Further, the beam structure 25 can be arranged at an arbitrary position between the tip of the contact portion 20C and the upper surface of the mounting portion 270A.

梁構造25は、所定以上の力(ペン型入力装置1Cを通常に使用するときの力以上の力)が印加されたときに変形するように設計されている。従って、ペン型入力装置1Cにおいて、接触部20Cに所定以上の力が印加されると、梁構造25が変形し、力覚センサ装置30に伝わる力を低減できるため、力覚センサ装置30の破壊を防止することができる。   The beam structure 25 is designed to be deformed when a force exceeding a predetermined value (a force exceeding that when the pen-type input device 1C is normally used) is applied. Accordingly, in the pen-type input device 1C, when a force greater than a predetermined value is applied to the contact portion 20C, the beam structure 25 is deformed, and the force transmitted to the force sensor device 30 can be reduced. Can be prevented.

なお、図9に示すペン型入力装置1Dのように、筐体10の傾斜部11の先端部にストッパ125を設けてもよい。ペン型入力装置1Dでは、接触部20Dは、下部外周側にストッパ125上に延伸する延伸部28を有している。   In addition, you may provide the stopper 125 in the front-end | tip part of the inclination part 11 of the housing | casing 10 like pen type input device 1D shown in FIG. In the pen-type input device 1D, the contact portion 20D has an extending portion 28 extending on the stopper 125 on the lower outer peripheral side.

ペン型入力装置1Dにおいて、接触部20Dに所定以上の力が印加され、梁構造25が撓んで変形すると、延伸部28がストッパ125と接触し、梁構造25が必要以上に撓むことを抑制する。つまり、ストッパ125は、梁構造25が必要以上に撓むことを抑制する撓み抑制部として機能する。   In the pen-type input device 1D, when a predetermined force is applied to the contact portion 20D and the beam structure 25 is bent and deformed, the extension portion 28 contacts the stopper 125, and the beam structure 25 is prevented from being bent more than necessary. To do. That is, the stopper 125 functions as a bending suppression unit that suppresses the beam structure 25 from bending more than necessary.

この場合も、力覚センサ装置30に伝わる力を低減できるため、力覚センサ装置30の破壊を防止することができる。   Also in this case, since the force transmitted to the force sensor device 30 can be reduced, the force sensor device 30 can be prevented from being broken.

なお、接触部20C又は20Dに力覚センサ装置30が破壊する力以上の力が加わった場合に、接触部20C又は20Dの梁構造25の部分が破壊するように設計してもよい。これにより、力覚センサ装置30が破壊する前に、梁構造25の部分が破壊するため、力覚センサ装置30を保護することができる。   In addition, when the force more than the force which the force sensor apparatus 30 destroys is added to the contact part 20C or 20D, you may design so that the part of the beam structure 25 of the contact part 20C or 20D may be destroyed. As a result, the force sensor device 30 can be protected because the portion of the beam structure 25 is broken before the force sensor device 30 is broken.

〈第4の実施の形態〉
第4の実施の形態では、ペン型ではない入力装置の例を示す。なお、第4の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
<Fourth embodiment>
In the fourth embodiment, an example of an input device that is not a pen type will be described. Note that in the fourth embodiment, descriptions of the same components as those of the above-described embodiments may be omitted.

図10は、第4の実施の形態に係る入力装置の全体を例示する断面図である。図10を参照すると、入力装置1Eは、ペン型入力装置1(図1及び図2参照)の先端側のみによる構成であり、短尺の筐体10E内に芯部70E等が設けられている。   FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating the entire input device according to the fourth embodiment. Referring to FIG. 10, the input device 1 </ b> E is configured by only the tip side of the pen-type input device 1 (see FIGS. 1 and 2), and a core portion 70 </ b> E and the like are provided in a short casing 10 </ b> E.

入力装置1Eは、例えば、工作機械等に使用されるロボットの腕や指等に搭載することができる。入力装置1Eは人間が把持するものではないので、ペン型入力装置1のような長尺状の筐体は必要ない。入力装置1Eにおいて、必要に応じて筐体10Eの他端側(接触部20とは反対側)を拡径し、回路部等を収容しても構わない。   The input device 1E can be mounted, for example, on the arm or finger of a robot used in a machine tool or the like. Since the input device 1E is not gripped by humans, a long casing like the pen-type input device 1 is not necessary. In the input device 1E, the other end side (the side opposite to the contact portion 20) of the housing 10E may be expanded as necessary to accommodate a circuit portion or the like.

第1の実施の形態で説明したように、力覚センサ装置30では、柱221〜224が台座部210から離れるほど柱225に近付くように斜めに配置されている。これにより、力覚センサ装置30を筐体10Eの傾斜部11内に収容する際に、柱221〜224が傾斜部11の内壁と対向して傾斜部11の内壁と同一方向に傾斜する部分を備えるため、力覚センサ装置30を傾斜部11内の空間に効率よく収容できる。   As described in the first embodiment, in the force sensor device 30, the pillars 221 to 224 are arranged obliquely so as to approach the pillar 225 as the distance from the pedestal portion 210 increases. Thus, when the force sensor device 30 is housed in the inclined portion 11 of the housing 10E, the portions where the columns 221 to 224 face the inner wall of the inclined portion 11 and are inclined in the same direction as the inner wall of the inclined portion 11 are arranged. Therefore, the force sensor device 30 can be efficiently accommodated in the space inside the inclined portion 11.

又、柱221〜224を台座部210から離れるほど柱225に近付くように斜めに配置することにより、柱221〜224を台座部210の上面に垂直に配置した場合と比べて、柱221〜224の各々を長くできる。   Further, the columns 221 to 224 are disposed obliquely so as to be closer to the column 225 as the distance from the pedestal portion 210 is increased, so that the columns 221 to 224 are compared with the case where the columns 221 to 224 are disposed perpendicular to the upper surface of the pedestal portion 210. Each can be lengthened.

入力装置1Eにおいても、力覚センサ装置30自体の構造や、力覚センサ装置30を収容する傾斜部11の構造は第1の実施の形態の場合と同様である。従って、第1の実施の形態の場合と同様に、接触部20と力覚センサ装置30の受力板260との距離を近付けることが可能となり、接触部20から入力される小さな力を力覚センサ装置30の検出素子150で精度よく検出することができる。又、Z軸を軸として回転させるモーメント(Mz)の感度を上げることができる。   Also in the input device 1E, the structure of the force sensor device 30 itself and the structure of the inclined portion 11 that accommodates the force sensor device 30 are the same as in the case of the first embodiment. Accordingly, as in the case of the first embodiment, the distance between the contact portion 20 and the force receiving plate 260 of the force sensor device 30 can be reduced, and a small force input from the contact portion 20 can be applied to the force sense. It can be detected with high accuracy by the detection element 150 of the sensor device 30. In addition, the sensitivity of the moment (Mz) that rotates around the Z axis can be increased.

このように、本発明に係る入力装置はペン型入力装置には限定されない。要は、入力装置1Eの傾斜部11の形状及び内部構造は、小さなセンシングポイントから入力される小さな力を精度よく検出し、要求される小型化に対応し、要求される機械的強度を満足するために好適である。そのため、そのような要求のある様々な用途の入力装置に用いることができる。   Thus, the input device according to the present invention is not limited to a pen-type input device. In short, the shape and internal structure of the inclined portion 11 of the input device 1E accurately detect a small force input from a small sensing point, meet the required miniaturization, and satisfy the required mechanical strength. Therefore, it is suitable. Therefore, it can be used for input devices for various purposes that have such requirements.

以上、好ましい実施の形態について詳説したが、上述した実施の形態に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態に種々の変形及び置換を加えることができる。   The preferred embodiment has been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and replacements are made to the above-described embodiment without departing from the scope described in the claims. Can be added.

例えば、各実施の形態や変形例は、必要に応じて適宜組み合わせることができる。   For example, each embodiment and modification can be combined as needed.

1、1A、1B、1C、1D ペン型入力装置
1E 入力装置
10、10B、10E 筐体
11 傾斜部
12 本体部
20、20A、20C、20D 接触部
21 突起部
22 凹部
25 梁構造
28 延伸部
30 力覚センサ装置
40 回路部
50 接続部
60 電池
70、70B 芯部
75 挿入溝
76、77 ねじ孔
81、82 ねじ
91、92、94 ばね
93 ノック
121 突起部
122、123 溝
125 ストッパ
150 検出素子
200 起歪体
210 台座部
221、222、223、224、225 柱
231、232、233、234 梁
241、242、243、244 受力部
260 受力板
270、270A 取付部
290 装置取付部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1A, 1B, 1C, 1D Pen type input device 1E Input device 10, 10B, 10E Case 11 Inclination part 12 Main body part 20, 20A, 20C, 20D Contact part 21 Projection part 22 Recess part 25 Beam structure 28 Extension part 30 Force sensor device 40 Circuit part 50 Connection part 60 Battery 70, 70B Core part 75 Insertion groove 76, 77 Screw hole 81, 82 Screw 91, 92, 94 Spring 93 Knock 121 Projection part 122, 123 Groove 125 Stopper 150 Detection element 200 Straining body 210 Pedestal part 221, 222, 223, 224, 225 Column 231, 232, 233, 234 Beam 241, 242, 243, 244 Power receiving part 260 Power receiving plate 270, 270A Mounting part 290 Device mounting part

Claims (14)

一端側に先細の傾斜部を備えた筐体と、
前記筐体の一端側に設けられた、被接触物と接触する接触部と、
前記接触部に印加された力を検出する検出素子を備えた力覚センサ装置と、を有し、
前記力覚センサ装置の少なくとも一部は、前記傾斜部内に収容され、
前記力覚センサ装置は、前記傾斜部の内壁と対向して前記傾斜部の内壁と同一方向に傾斜する部分を備えている入力装置。
A housing having a tapered inclined portion on one end side;
A contact portion provided on one end side of the housing and in contact with an object to be contacted;
A force sensor device comprising a detection element for detecting a force applied to the contact portion,
At least a part of the force sensor device is accommodated in the inclined portion,
The force sensor device is an input device including a portion that faces the inner wall of the inclined portion and is inclined in the same direction as the inner wall of the inclined portion.
前記力覚センサ装置は、前記接触部に印加された力を前記検出素子に伝達する起歪体を備え、
前記起歪体は、
前記検出素子を搭載する検出素子搭載部と、
前記検出素子搭載部の周囲に離間して配置され、少なくとも前記接触部の側が前記傾斜部内に収容された複数の柱と、を備え、
前記傾斜部の内壁と同一方向に傾斜する部分は、各々の前記柱において前記傾斜部の内壁と対向する部分である請求項1に記載の入力装置。
The force sensor device includes a strain generating body that transmits a force applied to the contact portion to the detection element,
The strain body is
A detection element mounting portion for mounting the detection element;
A plurality of columns that are spaced apart from each other around the detection element mounting portion and at least the contact portion side is accommodated in the inclined portion;
2. The input device according to claim 1, wherein the portion inclined in the same direction as the inner wall of the inclined portion is a portion facing the inner wall of the inclined portion in each of the columns.
前記起歪体は、
台座部と、
前記台座部の前記接触部側の面に、複数の前記柱を介して設けられた受力板と、を備え、
前記台座部の前記接触部側の面の法線方向から視て、前記受力板は前記台座部よりも小さい請求項2に記載の入力装置。
The strain body is
A pedestal,
A force receiving plate provided on the surface on the contact portion side of the pedestal portion via a plurality of the pillars;
The input device according to claim 2, wherein the force receiving plate is smaller than the pedestal portion when viewed from the normal direction of the surface of the pedestal portion on the contact portion side.
前記受力板は、前記接触部を着脱可能な状態で取り付ける取付部を備えている請求項3に記載の入力装置。   The input device according to claim 3, wherein the force receiving plate includes an attachment portion for attaching the contact portion in a detachable state. 前記取付部の少なくとも一部は、前記筐体から突出している請求項4に記載の入力装置。   The input device according to claim 4, wherein at least a part of the attachment portion protrudes from the housing. 前記接触部内に設けられ、前記接触部に前記所定以上の力が印加されると撓む梁構造を備え、
前記梁構造は、前記接触部の先端側を支える少なくとも1つの縦梁であって、前記接触部の先端と前記取付部の上面との間に配置されている請求項4又は5に記載の入力装置。
Provided in the contact portion, comprising a beam structure that bends when the predetermined force or more is applied to the contact portion,
6. The input according to claim 4, wherein the beam structure is at least one vertical beam that supports a distal end side of the contact portion, and is disposed between a distal end of the contact portion and an upper surface of the attachment portion. apparatus.
前記筐体は、前記梁構造が撓んだときに前記接触部の一部と接触し、前記梁構造が必要以上に撓むことを抑制する撓み抑制部を備えている請求項6に記載の入力装置。   The said housing | casing is equipped with the bending suppression part which contacts a part of said contact part when the said beam structure bends, and suppresses that the said beam structure bends more than necessary. Input device. 前記台座部の前記接触部とは反対側の面から突起する装置取付部が設けられ、
前記装置取付部は、前記筐体と固定される請求項3乃至7の何れか一項に記載の入力装置。
A device mounting portion protruding from the surface of the pedestal portion opposite to the contact portion is provided,
The input device according to claim 3, wherein the device attachment portion is fixed to the housing.
前記接触部に所定以上の力が印加されたときに、前記力覚センサ装置を保護する保護構造を備え、
前記保護構造は、
前記筐体の内部に収容された、一端側に前記力覚センサ装置を固定する芯部と、
前記芯部の外壁又は前記筐体の内壁の一方に設けられた溝と、前記芯部の外壁又は前記筐体の内壁の他方との間に設けられ付勢部材と、を備え、
前記接触部に前記所定以上の力が印加されると、前記付勢部材が前記溝から外れて前記芯部が前記筐体の他端側に移動する構造である請求項1乃至8の何れか一項に記載の入力装置。
A protective structure for protecting the force sensor device when a predetermined force or more is applied to the contact portion;
The protective structure is
A core portion that is housed in the housing and fixes the force sensor device on one end side;
A biasing member provided between a groove provided on one of the outer wall of the core part or the inner wall of the housing and the other of the outer wall of the core part or the inner wall of the housing;
9. The structure according to claim 1, wherein when the force greater than or equal to the predetermined value is applied to the contact portion, the biasing member is detached from the groove and the core portion moves to the other end side of the housing. The input device according to one item.
前記芯部の他端側に固定され、一部が前記筐体の他端から突出する突出部を備え、
前記付勢部材が前記溝から外れて前記芯部が前記筐体の他端側に移動した状態で、前記突出部を前記筐体の側に移動させることで、前記付勢部材が前記溝に入り込む請求項9に記載の入力装置。
It is fixed to the other end side of the core part, and includes a protruding part that protrudes from the other end of the housing,
In a state where the urging member is removed from the groove and the core portion is moved to the other end side of the housing, the urging member is moved into the groove by moving the protruding portion to the housing side. The input device according to claim 9 which enters.
前記筐体は長尺状であり、前記接触部は前記筐体の長手方向の一端に設けられている請求項1乃至10の何れか一項に記載の入力装置。   The input device according to any one of claims 1 to 10, wherein the casing is long, and the contact portion is provided at one end in a longitudinal direction of the casing. 印加された力を検出する検出素子と、印加された力を前記検出素子に伝達する起歪体と、を備え、
前記起歪体は、
台座部と、
前記台座部の一方の面に設けられた、前記検出素子を搭載する検出素子搭載部と、
前記台座部の前記一方の面に設けられた、前記検出素子搭載部の周囲に離間して配置された複数の柱と、を備え、
各々の前記柱は、前記台座部から離れるほど前記検出素子搭載部に近付くように斜めに配置されている力覚センサ装置。
A detection element for detecting an applied force; and a strain body for transmitting the applied force to the detection element,
The strain body is
A pedestal,
A detection element mounting portion for mounting the detection element provided on one surface of the pedestal;
A plurality of columns provided on the one surface of the pedestal portion and spaced apart around the detection element mounting portion; and
Each of the pillars is a force sensor device that is disposed obliquely so as to be closer to the detection element mounting portion as the distance from the pedestal portion increases.
前記起歪体は、
前記台座部の前記一方の面側に複数の前記柱を介して設けられた受力板を備え、
前記台座部の前記一方の面の法線方向から視て、前記受力板は前記台座部よりも小さい請求項12に記載の力覚センサ装置。
The strain body is
A power receiving plate provided on the one surface side of the pedestal portion via the plurality of pillars;
The force sensor device according to claim 12, wherein the force receiving plate is smaller than the pedestal portion when viewed from a normal direction of the one surface of the pedestal portion.
前記台座部の前記接触部とは反対側の面から突起する装置取付部が設けられ、
前記装置取付部は、前記筐体と固定される請求項13に記載の力覚センサ装置。
A device mounting portion protruding from the surface of the pedestal portion opposite to the contact portion is provided,
The force sensor device according to claim 13, wherein the device attachment portion is fixed to the housing.
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