JP2020176984A - 外力検出センサ - Google Patents
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Abstract
Description
弾性材料により構成され、上部側が支持された状態で、容器内を下方側へ伸びるように配置されたカンチレバーと、
前記カンチレバーの一面側に設けられた可動電極と、
前記容器内の前記可動電極に対向する位置に設けられ、前記カンチレバーの撓みに応じて前記可動電極との間の容量が変化すると共に、発振部に接続される可変容量を形成するための固定電極と、
前記固定電極が形成されると共に、前記カンチレバーを保持するカンチレバー保持部とを備え、
前記カンチレバー及び前記カンチレバー保持部の少なくとも一方には、前記可変容量を形成する際の前記可動電極と前記固定電極との離接動作を促進するための動作促進構造が設けられていることを特徴とする。
(a)前記動作促進構造は、前記可動電極または前記固定電極の形成面に形成された、突起部であること。前記動作促進構造は、前記可動電極または前記固定電極の形成面に形成された、溝部であること。前記動作促進構造は、前記可動電極の形成面に形成された、貫通孔であること。
(b)前記カンチレバー及び前記カンチレバー保持部は、水晶により構成されていること。
図3に示すように、例えばカンチレバー保持部3は、水晶からなる上下方向に細長い板状の部材であり、容器10の内側壁面に固定されている。
また、固定電極42の形成領域の上方側には、カンチレバー2との接触面積を小さくしてカンチレバー保持部3とカンチレバー2の固着を防止するための凹部31が形成されている。凹部31はエッチングにより形成することができる。
本例のカンチレバー2は、水晶板をエッチングして、カンチレバー2となる領域の周囲をコの字状に除去して形成され、当該除去領域の外方には、細長い矩形状の枠体部23が残されている。また、カンチレバー2の基端側は枠体部23に接続された状態となっており、カンチレバー2は、当該基端側を上部側として、下方側へ向けて伸びるように配置される。
さらに図2(b)に示すように、カンチレバー2における、カンチレバー保持部3に対向する面の上部領域側には、水晶同士が接触して固着することを防止するための金属膜である保護膜22が形成されている。
可動電極41が設けられたカンチレバー2と、固定電極42が設けられたカンチレバー保持部3とは、本例の外力検出センサを構成する。
図1に示す例において、容器保持部5は容器10を下面側から支持する保持台52と、保持台52を下方側から支持する基体51と、これら保持台52と基体51と間に隙間を形成する角度調節ネジ53a、53bとを備え、前記隙間の高さを調節することにより、容器10を保持する傾きを変化させる。
この性質を利用すると、前記角度θを調節することにより、例えば使用目的に応じて外力検出装置1の感度を変化させることができる。角度θは、外力測定を開始する際の基準となる「基準角度」に相当する。
この点、図1に示す構成の外力検出装置1は、非使用時にはカンチレバー保持部3が下方側となるように横倒しにすれば、カンチレバー2とカンチレバー保持部3とが上下に重ねられ、カンチレバー2を安定した状態で保持することができる。この結果、カンチレバー保持部3との衝突などに起因する外力検出装置1の破損を防止することができる。
また、基準角度θを形成した後であっても、カンチレバー2が容器10内の気体の抵抗を受け易いと、外力を検出する応答速度が低下してしまうおそれもある。
離接促進機構の具体的な構成例について、図6〜図8を参照しながら説明する。
当該隙間401に向けて容器10内の気体を進入させることにより、可動電極41と固定電極42との離接動作を促進する。突起部43は、固定電極42側に設ける場合に限定されず、可動電極41側に設けてもよいし、固定電極42と可動電極41との双方に設けてもよい。
当該開口402に向けて容器10内の気体を進入させることにより、可動電極41と固定電極42との離接動作を促進する。溝部44は、固定電極42側に設ける場合に限定されず、可動電極41側に設けてもよいし、固定電極42と可動電極41との双方に設けてもよい。
当該開口403に向けて容器10内の気体を進入させることにより、可動電極41と固定電極42との離接動作を促進する。また、貫通孔45は、外力の変化に伴ってカンチレバー2が移動(撓み量が変化)する際に、容器10内にて当該カンチレバー2に作用する気体抵抗を低減する役割を果たす。
また、突起部43、溝部44、貫通孔45を複数個ずつ設けることは必須の要件ではない。可動電極41と固定電極42との間の離接動作を促進する機能を発揮できれば、突起部43、溝部44、貫通孔45を1つだけ設けてもよい。
10 容器
2 カンチレバー
3 カンチレバー保持部
41 可動電極
42 固定電極
43 突起部
44 溝部
45 貫通孔
Claims (5)
- 外力を検出する外力検出センサであって、
弾性材料により構成され、上部側が支持された状態で、容器内を下方側へ伸びるように配置されたカンチレバーと、
前記カンチレバーの一面側に設けられた可動電極と、
前記容器内の前記可動電極に対向する位置に設けられ、前記カンチレバーの撓みに応じて前記可動電極との間の容量が変化すると共に、発振部に接続される可変容量を形成するための固定電極と、
前記固定電極が形成されると共に、前記カンチレバーを保持するカンチレバー保持部とを備え、
前記カンチレバー及び前記カンチレバー保持部の少なくとも一方には、前記可変容量を形成する際の前記可動電極と前記固定電極との離接動作を促進するための動作促進構造が設けられていることを特徴とする外力検出センサ。 - 前記動作促進構造は、前記可動電極または前記固定電極の形成面に形成された、突起部であることを特徴とする請求項1に記載の外力検出センサ。
- 前記動作促進構造は、前記可動電極または前記固定電極の形成面に形成された、溝部であることを特徴とする請求項1に記載の外力検出センサ。
- 前記動作促進構造は、前記可動電極の形成面に形成された、貫通孔であることを特徴とする請求項1に記載の外力検出センサ。
- 前記カンチレバー及び前記カンチレバー保持部は、水晶により構成されていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一つに記載の外力検出センサ。
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