JP2528329Y2

JP2528329Y2 - 力検出装置

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Publication number: JP2528329Y2
Application number: JP4320591U
Authority: JP
Inventors: 和廣岡田
Original assignee: 和廣岡田
Priority date: 1991-05-14
Filing date: 1991-05-14
Publication date: 1997-03-12
Anticipated expiration: 2006-05-14
Also published as: JPH04127537U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は力検出装置、特に一対の
電極間の静電容量の変化に基づいて、作用した力を検出
する力検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車産業や機械産業などでは、作用し
た力を正確に検出できる力検出装置の需要が高まってい
る。特に、三次元の各成分ごとに作用した力を検出しう
る小型の装置が望まれている。

【０００３】このような需要に応えるため、シリコンな
どの半導体基板にゲージ抵抗を形成し、外部から加わる
力に基づいて基板に生じる機械的な歪みを、ピエゾ抵抗
効果を利用して電気信号に変換する力検出装置が提案さ
れている。ただ、このようなゲージ抵抗を用いた検出装
置は、製造コストが高く、温度補償が必要であるという
問題がある。そこで、特願平２−２７４２９９号明細書
において、静電容量の変化を利用した新規な力検出装置
が提案されている。この新規な力検出装置では、固定基
板上に形成された固定電極と、力の作用により変位を生
じる変位電極と、によって容量素子が構成され、この容
量素子の静電容量の変化に基づいて、作用した力の三次
元成分のそれぞれが検出できる。また、特願平２−４１
６１８８号明細書には、この新規な力検出装置の製造方
法が開示され、特許協力条約に基づく国際出願に係るＰ
ＣＴ／ＪＰ９１／００４２８号明細書には、この新規な
力検出装置の検査方法が開示されている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た静電容量の変化を利用した新規な力検出装置には、三
次元の各軸方向に関する検出感度にばらつきが生じると
いう問題がある。より具体的には、固定基板および変位
基板の基板面に平行なＸＹ平面をもつ三次元座標系を定
義し、固定基板上に形成された固定電極と、変位基板上
に形成された変位電極と、によって構成される容量素子
の静電容量の変化に基づいて、作用した力のＸＹＺ各軸
方向成分を検出すると、Ｘ軸方向の検出感度とＹ軸方向
の検出感度とは同じになるが、これらとＺ軸方向の検出
感度との間には相違が生じる。このように、検出感度に
差が生じると、電気信号として取り出した各軸方向成分
の検出値に対して、感度補正を行う必要がある。したが
って、検出信号を処理する電気回路が複雑になるという
弊害が生じる。

【０００５】そこで本考案は、各方向成分についての検
出感度ができるだけ均一になる力検出装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】(1) 本願第１の考案
は、装置筐体に固定される固定部と、外部からの力が伝
達される作用部と、固定部と作用部との間に形成され可
撓性をもった可撓部と、を有する可撓基板と、作用部に
一部分が固着された変位基板と、この変位基板に対向す
るように、装置筐体に固定された固定基板と、を備え、
固定基板上に形成された固定電極と、変位基板上に形成
された変位電極と、を対向させてなる電極対の電極間距
離の変化に基づいて、外部からの力を検出する力検出装
置において、可撓基板の基板面に対してほぼ垂直な方向
を軸とする円筒の形状をした肉薄の筒状部と、基板面に
対してほぼ平行な面に沿って延びた肉薄の環状平板部
と、によって可撓部を構成したものである。

【０００７】(2) 本願第２の考案は、装置筐体に固定
される固定部と、外部からの力が伝達される作用部と、
固定部と作用部との間に形成され可撓性をもった可撓部
と、を有する可撓基板と、作用部に一部分が固着された
変位基板と、この変位基板に対向するように、装置筐体
に固定された固定基板と、を備え、固定基板上に形成さ
れた固定電極と、変位基板上に形成された変位電極と、
を対向させてなる電極対の電極間距離の変化に基づい
て、外部からの力を検出する力検出装置において、固定
部が作用部の周囲を所定の間隔をおいて取り囲むように
構成し、固定部と作用部との間に架けられた可撓性をも
った複数の架橋部によって可撓部を構成したものであ
る。

【０００８】(3) 本願第３の考案は、上述の第１また
は第２の考案に係る力検出装置において、可撓基板と変
位基板との間に更に装置筐体に固定された補助基板を設
け、変位基板上に形成された変位電極と補助基板上に形
成された固定電極と、を対向させてなる補助電極対の電
極間距離の変化を考慮して、外部からの力を検出するよ
うにしたものである。

【０００９】

【作用】(1) 本願第１の考案による力検出装置で
は、可撓基板の可撓部が、基板面に沿った放射状方向に
対して十分な可撓性をもった筒状部と、基板面に対して
垂直な方向に対して十分な可撓性をもった環状平板部
と、によって構成される。このため、いずれの方向に関
しても十分な可撓性が得られ、各方向成分についての検
出感度を均一にすることができる。

【００１０】(2) 本願第２の考案による力検出装置で
は、可撓基板の可撓部が、複数の架橋部によって構成さ
れる。可撓基板の各架橋部の間には、貫通孔が形成さ
れ、作用部はこの架橋部によってのみ支持されることに
なる。このため、いずれの方向に関しても十分な可撓性
が得られ、各方向成分についての検出感度を均一にする
ことができる。

【００１１】(3) 本願第３の考案による力検出装置で
は、上述の第１または第２の考案に係る力検出装置にお
いて、更に補助電極間距離の変化を考慮した検出がなさ
れる。よって、より精度の高い検出が可能になる。

【００１２】

【実施例】以下、本考案を図示する実施例に基づいて説
明する。はじめに、本考案の適用対象となる力検出装置
の基本構造およびその基本原理について簡単に述べてお
く。図１は、本考案の適用対象となる力検出装置の基本
構造を示す側断面図である。この力検出装置の主たる構
成要素は、固定基板１０、可撓基板２０、作用体３０、
そして装置筐体４０である。図２に、固定基板１０の下
面図を示す。図２の固定基板１０をＸ軸に沿って切断し
た断面が図１に示されている。固定基板１０は、図示の
とおり円盤状の基板であり、周囲は装置筐体４０に固定
されている。この下面には、扇状の固定電極１１〜１４
および円盤状の固定電極１５が図のように形成されてい
る。一方、図３に可撓基板２０の上面図を示す。図３の
可撓基板２０をＸ軸に沿って切断した断面が図１に示さ
れている。可撓基板２０も、図示のとおり円盤状の基板
であり、周囲は装置筐体４０に固定されている。この上
面には、扇状の変位電極２１〜２４および円盤状の変位
電極２５が図のように形成されている。作用体３０は、
その上面が図３に破線で示されているように、円柱状を
しており、可撓基板２０の下面に、同軸接合されてい
る。装置筐体４０は、円筒状をしており、固定基板１０
および可撓基板２０の周囲を固着支持している。

【００１３】固定基板１０および可撓基板２０は、互い
に平行な位置に所定間隔をおいて配設されている。いず
れも円盤状の基板であるが、固定基板１０は剛性が高く
撓みを生じにくい基板であるのに対し、可撓基板２０は
可撓性をもち、力が加わると撓みを生じる基板となって
いる。図１に示す例では、固定基板１０は厚みを厚くす
ることにより剛性を高めており、可撓基板２０は厚みを
薄くすることにより可撓性をもたせているが、材質を変
えることにより、剛性および可撓性をもたせるようにし
てもかまわない。あるいは、基板に溝を形成したり、貫
通孔を形成したりして可撓性をもたせることもできる。
固定基板１０、可撓基板２０、作用体３０は、本来の機
能を果たすことができるのであれば、どのような材質で
構成してもよい。たとえば、半導体やガラスなどで構成
することもできるし、金属で構成することもできる。た
だし、固定基板１０および可撓基板２０を金属で構成し
た場合は、各電極が短絡しないように、電極との間に絶
縁層を形成するなどの方法を講じる必要がある。また、
各電極層も導電性をもったものであれば、どのような材
質で構成してもよい。

【００１４】いま、図１に示すように、作用体３０内に
作用点Ｐを定義し、この作用点Ｐを原点とするＸＹＺ三
次元座標系を図のように定義する。すなわち、図１の右
方向にＸ軸、上方向にＺ軸、紙面に対して垂直に紙面裏
側へ向かう方向にＹ軸、をそれぞれ定義する。可撓基板
２０のうち、作用体３０が接合された中心部を作用部、
装置筐体４０によって固着された周囲部を固定部、これ
らの間の部分を可撓部、と呼ぶことにすれば、作用体３
０に外力が作用すると、可撓部に撓みが生じ、作用部が
固定部に対して変位を生じることになる。作用点Ｐに力
が作用していない状態では、図１に示すように、固定電
極１１〜１５と変位電極２１〜２５とは所定間隔をおい
て平行な状態を保っている。いま、固定電極１１〜１５
と、このそれぞれに対向する変位電極２１〜２５との組
み合わせを、それぞれ容量素子Ｃ１〜Ｃ５と呼ぶことに
する。ここで、たとえば、作用点ＰにＸ軸方向の力Ｆｘ
が作用すると、この力Ｆｘは可撓基板２０に対してモー
メント力を生じさせ、図４に示すように、可撓基板２０
に撓みが生じることになる。この撓みにより、変位電極
２１と固定電極１１との間隔は大きくなるが、変位電極
２３と固定電極１３との間隔は小さくなる。作用点Ｐに
作用した力が逆向きの−Ｆｘであったとすると、これと
逆の関係の撓みが生じることになる。このように力Ｆｘ
または−Ｆｘが作用したとき、容量素子Ｃ１およびＣ３
の静電容量に変化が表れることになり、これを検出する
ことにより力Ｆｘまたは−Ｆｘを検出することができ
る。このとき、変位電極２２，２４，２５のそれぞれと
固定電極１２，１４，１５のそれぞれの間隔は、部分的
に大きくなったり小さくなったりするが、全体としては
変化しないと考えてよい。一方、Ｙ方向の力Ｆｙまたは
−Ｆｙが作用した場合は、変位電極２２と固定電極１２
との間隔、および変位電極２４と固定電極１４との間
隔、についてのみ同様の変化が生じる。また、Ｚ軸方向
の力Ｆｚが作用した場合は、図５に示すように、変位電
極２５と固定電極１５との間隔が小さくなり、逆向きの
力−Ｆｚが作用した場合は、この間隔は大きくなる。こ
のとき、変位電極２１〜２４と固定電極１１〜１４との
間隔も、小さくあるいは大きくなるが、変位電極２５と
固定電極１５との間隔の変化が最も顕著である。そこ
で、この容量素子Ｃ５の静電容量の変化を検出すること
により力Ｆｚまたは−Ｆｚを検出することができる。

【００１５】一般に、容量素子の静電容量Ｃは、電極面
積をＳ、電極間隔をｄ、誘電率をεとすると、Ｃ＝εＳ／ｄで定まる。したがって、対向する電極間隔が接近すると
静電容量Ｃは大きくなり、遠ざかると静電容量Ｃは小さ
くなる。この力検出装置は、この原理を利用し、各電極
間の静電容量の変化を測定し、この測定値に基づいて作
用点Ｐに作用した外力を検出するものである。すなわ
ち、Ｘ軸方向の加速度は容量素子Ｃ１，Ｃ３の間の容量
変化に基づき、Ｙ軸方向の加速度は容量素子Ｃ２，Ｃ４
の容量変化に基づき、Ｚ軸方向の加速度は容量素子Ｃ５
の容量変化に基づき、それぞれ検出が行われる。

【００１６】実際には、図６に示すような検出回路によ
り、各軸方向の力成分が検出される。すなわち、容量素
子Ｃ１〜Ｃ５の静電容量値を、それぞれＣＶ変換回路５
１〜５５によって電圧値Ｖ１〜Ｖ５に変換する。そし
て、Ｘ軸方向の力は、減算器６１によって（Ｖ１−Ｖ
３）なる演算を行った差電圧として端子Ｔｘに得られ、
Ｙ軸方向の力は、減算器６２によって（Ｖ２−Ｖ４）な
る演算を行った差電圧として端子Ｔｙに得られ、Ｚ軸方
向の力は、そのまま電圧Ｖ５として端子Ｔｚに得られ
る。

【００１７】以上、図１に示す基本構造に基づいて、こ
の力検出装置による検出原理を説明したが、このような
基本構造の力検出装置では、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、そし
てＺ軸方向の検出感度が均一にはならない。すなわち、
各電極が図２および図３に示すように配置されているこ
とを考慮すれば、Ｘ軸方向の検出感度とＹ軸方向の検出
感度とは同じになるが、Ｚ軸方向の検出感度はこれらと
異なるものになる。一般に、Ｚ軸方向の検出感度は、Ｘ
軸あるいはＹ軸方向の検出感度に比べて感度が低下す
る。このように、三次元の各軸方向についての検出感度
にばらつきが生じると、感度補正のための処理回路が必
要になるため好ましくない。本考案は、このような各軸
方向についての検出感度を均一にすることができる実用
的な構造を提示するものである。

【００１８】図７に、この実用的な構造をもった力検出
装置の一実施例の側断面図を示す。この力検出装置の大
きな構成要素は、可撓基板１００と装置本体２００とで
ある。可撓基板１００の下面図を図８に示す。図８の可
撓基板１００を切断線７−７に沿って切断した断面が図
７に示されていることになる。可撓基板１００の全体形
状は円盤状であり、中心部から外周部へ向かって、図示
のように順に、作用部１１０、環状平板部１２０、筒状
部１３０、環状平板部１４０、筒状部１５０、環状平板
部１６０、固定部１７０と呼ぶことにする。また、環状
平板部１２０，１４０，１６０および筒状部１３０，１
５０を総称して可撓部と呼ぶことにする。環状平板部１
２０，１４０，１６０は、可撓基板１００の全体的な厚
みに比べて肉厚が薄く、いわばワッシャ状をした部分で
ある。このため、可撓基板１００の基板面に対して垂直
な方向（図７における上下方向、図８における紙面に垂
直な方向）について十分な可撓性をもつ。また、筒状部
１３０，１５０は、肉厚の薄い筒状をした部分であり、
可撓基板１００の基板面に沿った放射状方向（図８の紙
面内において中心部から外周部へ向かう放射状の方向）
について十分な可撓性をもつ。なお、可撓基板１００を
このような構造にするには、円盤状の基板に、同心円状
に環状の溝１２５，１４５，１６５を形成する加工を行
えばよい。この実施例では、可撓基板１００の材質とし
て金属を用いている。

【００１９】本願第１の考案の特徴は、このように可撓
基板１００の可撓部を、環状平板部１２０，１４０，１
６０と筒状部１３０，１５０とによって構成した点にあ
り、これによりいずれの方向についても十分な可撓性が
得られる。作用部１１０には、ねじ穴１１１が設けられ
ており、ここに作用体としてのスタイラスなどを取り付
ければ、このスタイラス先端に加わった外力が作用部１
１０に伝達される。固定部１７０を固定しておけば、可
撓部の撓みにより、作用部１１０に変位が生じることに
なり、この変位が装置本体２００において検出される。

【００２０】装置本体２００の中枢となる構成要素は、
固定電極２１１〜２１５および変位基板２２０である。
固定電極２１１〜２１５は、図１に示す装置における固
定電極１１〜１５に対応するものであり、図２に示す固
定電極１１〜１５と同様の位置に配置されている。一
方、変位基板２２０は、図１に示す装置における変位電
極２１〜２５に対応するものである。変位基板２２０の
上面に５枚の変位電極を形成するようにしてもかまわな
いが、この実施例では、変位基板２２０を金属によって
構成し、この変位基板２２０自身が電極として機能する
ようにしている。図１に示す装置では、５枚の固定電極
１１〜１５と、５枚の変位電極２１〜２５とを、互いに
対向させて５組の容量素子Ｃ１〜Ｃ５を構成したが、一
方の電極を１枚の共通電極で構成しても何ら支障はな
い。図７に示す実施例は、変位電極側を１枚の共通電極
で構成したものである。変位基板２２０上にこのような
１枚の共通電極を形成してもよいが、この実施例では、
変位基板２２０として金属を用いているため、変位基板
２２０自身を共通電極として用いている。このような構
成にすれば、装置の構造を非常に単純化することができ
好ましい。図７に示すように、変位基板２２０の下面中
央部には、円柱状の接合部材２２５の上面が固着されて
おり、この接合部材２２５の下面は、可撓基板１００の
作用部１１０の上面に固着されている。

【００２１】変位基板２２０は、装置筐体２４０によっ
て覆われている。装置筐体２４０は、内部に変位基板２
２０を収容する空間を有し、その周囲において、可撓基
板１００の固定部１７０の上面に接合されている。この
装置筐体２４０の内部底面には、絶縁層２３０を介し
て、固定電極２１１〜２１５が形成されている。すなわ
ち、この実施例では、装置筐体２４０の内部底面が、図
１に示す装置における固定基板１０に対応する。なお、
ここで、絶縁層２３０を設けているのは、装置筐体２４
０を金属としたためであり、装置筐体２４０が絶縁体の
場合には、絶縁層２３０は必要ない。また、装置筐体２
４０には、配線孔が形成されており、ここを挿通するワ
イヤＷによって、各電極への配線がなされている。

【００２２】この装置の動作は次のとおりである。作用
部１１０に外力が作用すると、前述のように、環状平板
部１２０，１４０，１６０と筒状部１３０，１５０とが
撓みを生じ、作用部１１０に変位が生じる。この変位
は、接合部材２２５を介して変位基板２２０に伝達さ
れ、固定電極２１１〜２１５と変位電極（変位基板２２
０の上面）との距離が変化する。この電極間距離の変化
が静電容量の変化として検出できることは、前述したと
おりである。図７に示すように、図の右方向にＸ軸を、
図の上方向にＺ軸を、図の紙面に垂直な方向にＹ軸を、
それぞれ定義すれば、環状平板部１２０，１４０，１６
０によってＺ軸方向に対する十分な撓みが得られ、筒状
部１３０，１５０によってＸ軸およびＹ軸方向に対する
十分な撓みが得られることになる。実際には、環状平板
部１２０，１４０，１６０と筒状部１３０，１５０とが
組み合わされることにより、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸のすべての方
向について可撓性が得られる。したがって、図７に示す
構造の力検出装置によれば、各軸方向に関する検出感度
を均一にすることができ、かつ、検出感度を全体的に高
めることができる。

【００２３】図９は、本願第２の考案に係る力検出装置
に用いる可撓基板３００の下面図である。この可撓基板
３００は、図８に示す可撓基板１００の４か所に四分円
状の貫通孔Ｈ１〜Ｈ４を形成したものである。すなわ
ち、図８に示す可撓基板１００に対して、４か所をくり
ぬく加工を行うことによって得られる。このような貫通
孔Ｈ１〜Ｈ４を形成することにより、４つの架橋部Ｂ１
〜Ｂ４が得られる。図９に示す可撓基板３００を切断線
７−７で切断した断面は、図７に示す可撓基板１００の
断面と同じ構造となる。結局、中央の作用部３１０は、
４つの架橋部Ｂ１〜Ｂ４によって、周囲の固定部３７０
に接続された状態となっている。作用部３１０にはねじ
穴３１１が設けられており、ここにスタイラスなどの作
用体が接続される。このような構造をもった可撓基板３
００では、４つの架橋部Ｂ１〜Ｂ４が可撓部として機能
することになる。可撓基板１００の代わりに、可撓基板
３００を用いれば、より感度の高い力検出装置を実現す
ることができる。

【００２４】以上、本考案を図示する実施例に基づいて
説明したが、本考案はこれらの実施例に限定されるもの
ではなく、この他にも種々の態様で実施できる。たとえ
ば、図７に示す実施例では、３つの環状平板部１２０，
１４０，１６０と、２つの筒状部１３０，１５０を形成
しているが、環状平板部や筒状部の数は任意でかまわな
い。図１０に示す実施例における可撓基板４００は、ね
じ穴４１１を有する作用部４１０と、固定部４５０との
間に、２つの環状平板部４２０，４４０と１つの筒状部
４３０とを設けた例である。このような構造の可撓基板
４００を得るには、同心円状に２つの環状溝４２５，４
４５を形成する加工を行うだけでよい。また、電極の枚
数および配置も、上述の実施例に限定されるものではな
い。三次元方向の力を検出するためには、図７に示す実
施例のように、一方を５枚、他方を共通の１枚の電極で
構成するのが最も実用的であるが、一方を４枚、他方を
共通の１枚の電極で構成してもかまわない。また、二次
元や一次元の力を検出するだけであれば、電極の枚数は
更に減らすことができる。また、変位基板２２０の変位
状態を検出するための方法は、容量素子による静電容量
の変化を検出する方法に限定されるものではない。たと
えば、図７に示す装置において、固定電極２１１〜２１
５と変位基板２２０との間に、圧電素子を挿入するよう
にすれば、この圧電素子の起電力によって電極間距離の
検出を行うことも可能である。

【００２５】最後にもう１つ別な実施例をあげておく。
図１１に示す実施例は、図７の実施例を更に改良し、Ｚ
軸方向の検出精度を高めたものである。可撓基板１００
と変位基板２２０とは、接続部材２２５によって接続さ
れており、この間に更に補助基板２３５が設けられてい
る。この補助基板２３５の中央には貫通孔が形成されて
おり、この貫通孔に接続部材２２５が挿通している。変
位基板２２０と固定電極２１１〜２１５とによって、容
量素子Ｃ１〜Ｃ５が構成される点は上述の実施例と同様
であるが、この実施例では更に、変位基板２２０と補助
基板２３５の上面に形成された固定電極２１６とによっ
て、容量素子Ｃ６が構成されている。このような構成を
もった検出装置では、Ｚ軸方向の検出値は図１２に示す
回路によって得られる。すなわち、容量素子Ｃ５，Ｃ６
の容量値を、ＣＶ変換回路５５，５６によって電圧値Ｖ
５，Ｖ６に変換し、減算器６３によりその差Ｖ５−Ｖ６
を求め、これをＺ軸方向の検出値とする。このようにＺ
軸方向の検出に関しても差を用いるようにすれば、誤差
要因が相殺され、より精度良い検出が可能になる。な
お、この理由については、特許協力条約に基づく国際出
願ＰＣＴ／ＪＰ９１／００４２８号明細書の§４に詳述
されている。また、このＺ軸方向の検出精度を高めるた
めの構造は、図９や図１０に示す実施例についても適用
できる。

【００２６】

【考案の効果】以上のとおり、本願第１の考案による力
検出装置では、可撓基板の可撓部を、基板面に沿った放
射状方向に対して十分な可撓性をもった筒状部と、基板
面に対して垂直な方向に対して十分な可撓性をもった環
状平板部と、によって構成するようにしたため、いずれ
の方向に関しても十分な可撓性が得られ、各方向成分に
ついての検出感度を均一にすることができる。

【００２７】また、本願第２の考案による力検出装置で
は、可撓基板の可撓部を、複数の架橋部によって構成す
るようにしたため、いずれの方向に関しても十分な可撓
性が得られ、各方向成分についての検出感度を均一にす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の適用対象となる力検出装置の基本構造
を示す側断面図である。

【図２】図１に示す力検出装置における固定基板１０の
下面図である。

【図３】図１に示す力検出装置における可撓基板２０の
上面図である。

【図４】図１に示す力検出装置に、Ｘ軸方向の力Ｆｘが
加わった状態を示す側断面図である。

【図５】図１に示す力検出装置に、Ｚ軸方向の力Ｆｚが
加わった状態を示す側断面図である。

【図６】図１に示す力検出装置に用いる信号処理回路を
示す回路図である。

【図７】本願第１の考案の一実施例に係る力検出装置の
構造を示す側断面図である。

【図８】図７に示す力検出装置における可撓基板１００
の下面図である。

【図９】本願第２の考案の一実施例に係る力検出装置に
用いる可撓基板３００の下面図である。

【図１０】本願第１の考案の別な一実施例に係る力検出
装置の構造を示す側断面図である。

【図１１】本願第１の考案の更に別な実施例に係る力検
出装置の構造を示す側断面図である。

【図１２】図１１に示す検出装置に用いる信号処理回路
の回路図である。

【符号の説明】

１０…固定基板１１〜１５…固定電極２０…可撓基板２１〜２５…変位電極３０…作用体４０…装置筐体５１〜５６…ＣＶ変換回路６１〜６３…減算器１００…可撓基板１１０…作用部１１１…ねじ穴１２０…環状平板部１２５…環状溝１３０…筒状部１４０…環状平板部１４５…環状溝１５０…筒状部１６０…環状平板部１６５…環状溝１７０…固定部２００…装置本体２１１〜２１６…固定電極２２０…変位基板２２５…接合部材２３０…絶縁層２３５…補助基板２４０…装置筐体３００…可撓基板３１０…作用部３１１…ねじ穴３７０…固定部４００…可撓基板４１０…作用部４１１…ねじ穴４２０…環状平板部４２５…環状溝４３０…筒状部４４０…環状平板部４４５…環状溝４５０…固定部Ｂ１〜Ｂ４…架橋部Ｈ１〜Ｈ４…貫通孔Ｗ…ワイヤ

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】装置筐体に固定される固定部と、外部か
らの力が伝達される作用部と、前記固定部と前記作用部
との間に形成され可撓性をもった可撓部と、を有する可
撓基板と、前記作用部に一部分が固着された変位基板
と、前記変位基板に対向するように、装置筐体に固定さ
れた固定基板と、を備え、前記固定基板上に形成された
固定電極と、前記変位基板上に形成された変位電極と、
を対向させてなる電極対の電極間距離の変化に基づい
て、外部からの力を検出する力検出装置において、前記
可撓基板の基板面に対してほぼ垂直な方向を軸とする円
筒の形状をした肉薄の筒状部と、前記基板面に対してほ
ぼ平行な面に沿って延びた肉薄の環状平板部と、によっ
て前記可撓部を構成したことを特徴とする力検出装置。
【請求項２】装置筐体に固定される固定部と、外部か
らの力が伝達される作用部と、前記固定部と前記作用部
との間に形成され可撓性をもった可撓部と、を有する可
撓基板と、前記作用部に一部分が固着された変位基板
と、前記変位基板に対向するように、装置筐体に固定さ
れた固定基板と、を備え、前記固定基板上に形成された
固定電極と、前記変位基板上に形成された変位電極と、
を対向させてなる電極対の電極間距離の変化に基づい
て、外部からの力を検出する力検出装置において、前記
固定部が前記作用部の周囲を所定の間隔をおいて取り囲
むように構成し、前記固定部と前記作用部との間に架け
られた可撓性をもった複数の架橋部によって前記可撓部
を構成したことを特徴とする力検出装置。
【請求項３】請求項１または２に記載の力検出装置に
おいて、可撓基板と変位基板との間に更に装置筐体に固
定された補助基板を設け、前記変位基板上に形成された
変位電極と前記補助基板上に形成された固定電極と、を
対向させてなる補助電極対の電極間距離の変化を考慮し
て、外部からの力を検出するようにしたことを特徴とす
る力検出装置。