JP3039286B2 - Load sensor - Google Patents

Load sensor

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JP3039286B2
JP3039286B2 JP6236905A JP23690594A JP3039286B2 JP 3039286 B2 JP3039286 B2 JP 3039286B2 JP 6236905 A JP6236905 A JP 6236905A JP 23690594 A JP23690594 A JP 23690594A JP 3039286 B2 JP3039286 B2 JP 3039286B2
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elastic plate
strain
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resistance detecting
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豊 原田
誠 亀井
典行 地頭所
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Panasonic Holdings Corp
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、2次元の座標入力を行
うポインティングデバイスに用いる荷重センサに関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a load sensor used for a pointing device for inputting two-dimensional coordinates.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、2次元の座標入力として、またパ
ーソナル・コンピュータ(以下、「パソコン」と記
す。)等のGUI(グラフィカル・ユーザー・インター
フェイス)の操作入力装置として、ポインティングデバ
イスが重要な入力として注目されている。パソコンの小
型・軽量化の流れからノートブックパソコンが広く使わ
れるようになってきて、このポインティングデバイスの
1つとして、「マウス」が広範に使用されている。しか
しながら、ノートブックパソコンは机の上だけでなく、
膝の上に置いたり、列車や飛行機などの座席等のマウス
を操作するための平面を確保できない場所での使用が多
くなり、マウスは使用上問題のあるポインティングデバ
イスになってきており、この課題を解決するために、荷
重センサを用いたポインティングデバイスが開発されて
いる。
2. Description of the Related Art In recent years, a pointing device is an important input as a two-dimensional coordinate input and an operation input device of a GUI (graphical user interface) such as a personal computer (hereinafter referred to as a "personal computer"). It is attracting attention. As personal computers have become smaller and lighter, notebook personal computers have been widely used, and a "mouse" has been widely used as one of such pointing devices. However, notebook computers are not only on desks,
The use of the mouse in places where it is not possible to secure a flat surface for operating the mouse, such as placing it on the lap or operating a mouse such as a train or airplane, has increased, and the mouse has become a pointing device with a problem in use. In order to solve the problem, a pointing device using a load sensor has been developed.

【0003】以下に、従来の荷重センサを用いたポイン
ティングデバイスについて説明する。図12は、従来の
荷重センサを用いたポインティングデバイスの斜視図で
ある。図12において、41は取付台である。42は取
付台41の中央部に一体に設けられた4角柱状の軸で、
上面は指で荷重を与える操作部43を有している。この
軸42の側面は、対向する面と対になるように貼り付け
られた二対の第1、第2の歪みゲージ44,44´,4
5,45´を有し、操作部43に加えられた力で、軸4
2と垂直な分力により軸42が変形し、この変形に応じ
て、第1、第2の歪みゲージ44,44´,45,45
´が収縮して、抵抗値が変化する。
[0003] A pointing device using a conventional load sensor will be described below. FIG. 12 is a perspective view of a pointing device using a conventional load sensor. In FIG. 12, reference numeral 41 denotes a mounting base. Reference numeral 42 denotes a quadrangular prism-shaped shaft integrally provided at the center of the mounting table 41.
The upper surface has an operation unit 43 for applying a load with a finger. The side surface of the shaft 42 has two pairs of first and second strain gauges 44, 44 ′, and 4 that are attached so as to form a pair with the facing surface.
5, 45 ', and the shaft 4
The shaft 42 is deformed by a component force perpendicular to the axis 2, and the first and second strain gauges 44, 44 ', 45, 45
'Contracts and the resistance value changes.

【0004】つまり、第1、第2の歪みゲージ44,4
4´,45,45´は軸42の中心軸と対称な1組を一
対としており、この二対の第1、第2の歪みゲージ4
4,44´,45,45´は90°の間隔に配設してい
るので、軸42の変形を2つの座標に分割することがで
きる。実際には、第1の歪みゲージ44,44´からな
る一対の歪みゲージの信号の差を取った信号を1座標軸
方向の信号とし、第2の歪みゲージ45,45´も同様
に差の信号を取り、他の座標軸の信号としている。
That is, the first and second strain gauges 44, 4
4 ′, 45, and 45 ′ are a pair of one set symmetrical with the center axis of the shaft 42, and the two pairs of the first and second strain gauges 4.
4, 44 ', 45, 45' are arranged at 90 ° intervals, so that the deformation of the shaft 42 can be divided into two coordinates. Actually, a signal obtained by taking the difference between the signals of the pair of strain gauges composed of the first strain gauges 44, 44 'is defined as a signal in the direction of one coordinate axis, and the signals of the second strain gauges 45, 45' are similarly represented. Is taken as a signal for the other coordinate axes.

【0005】2つの座標軸の上記信号により、指が操作
部43に与えた力の方向と大きさを検知して、CRT
(図示せず)上のポインタを動かす信号となる。
Based on the signals of the two coordinate axes, the direction and magnitude of the force applied by the finger to the operation unit 43 are detected, and the CRT is used.
It is a signal to move the pointer above (not shown).

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記従来の構成では、
軸42に第1、第2の歪みゲージ44,44´,45,
45´を接着しているので、接着する位置がずれると軸
42の上面の操作部43に加えられた力に対する感度が
変わりポインタの動く方向が変わるため、精度良く位置
決めしなければならないと共に、接着時に第1、第2の
歪みゲージ44,44´,45,45´を変形させない
ような接着方法を取る必要があるという課題を有してい
た。
In the above-mentioned conventional configuration,
The first and second strain gauges 44, 44 ', 45,
Since the position of the adhesive 45 'is bonded, if the bonding position is shifted, the sensitivity to the force applied to the operation unit 43 on the upper surface of the shaft 42 changes, and the moving direction of the pointer changes. There was a problem that sometimes it was necessary to take a bonding method so as not to deform the first and second strain gauges 44, 44 ', 45, 45'.

【0007】さらに、軸42の対向する側面の第1、第
2の歪みゲージ44,44´,45,45´の抵抗値を
同一にしておく必要があると共に、選別して使用しなけ
ればならないため、コストアップになり、組立が複雑に
なるという課題を有していた。
Furthermore, the resistance values of the first and second strain gauges 44, 44 ', 45, 45' on the opposite side surfaces of the shaft 42 need to be the same, and they must be selectively used. Therefore, there has been a problem that the cost is increased and the assembly is complicated.

【0008】本発明は、上記従来の課題を解決するもの
で、低コストで量産性に優れた荷重センサを提供するこ
とを目的とするものである。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems and to provide a low-cost load sensor excellent in mass productivity.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記従来の課題を解決す
るために本発明の荷重センサは、L字状またはT字状の
弾性板と、この弾性板上に設けられたガラスホーロー被
覆層と、前記弾性板の中央に連結された操作部と、前記
弾性板の中央部を回転可能で、かつ弾性板の平面と垂直
方向の動きは規制されるようにピポット支持部で支持す
るとともに、前記弾性板の周囲の2ヵ所を固定部で固定
した取付台と、前記ガラスホーロー被覆層上に厚膜印刷
により直接形成された2つの歪み感応抵抗体とを備えた
ものである。
In order to solve the above-mentioned conventional problems, a load sensor according to the present invention comprises an L-shaped or T-shaped load sensor .
An elastic plate and a glass enamel coating provided on the elastic plate
A cover layer, an operation unit connected to the center of the elastic plate,
The center of the elastic plate can be rotated and perpendicular to the plane of the elastic plate
Direction is supported by the pivot support so as to be regulated.
And fix two places around the elastic plate with fixing parts
Mounting plate and thick film printing on the glass enamel coating layer
And two strain-sensitive resistors formed directly by
Things.

【0010】[0010]

【作用】上記構成によれば、L字状またはT字状の弾性
板上に設けられたガラスホーロー被覆層上に厚膜印刷に
より2つの歪み感応抵抗体を直接形成するようにしてい
るため、従来の技術のような接着による位置ずれという
ことはなく、一括して精度良く歪み感応抵抗体を配置す
ることができ、これにより、抵抗値の相対精度も高いも
のが得られるとともに、トリミングも容易で抵抗値の高
精度化が可能となるものである。また弾性板上にガラス
ホーロー被覆層を設けたことにより、歪み感応抵抗体と
しては、高温処理が可能で高信頼性のメタルグレーズ抵
抗体を使うことができるものである。そしてまた弾性板
の周囲の2ヵ所を固定部で固定した取付台のピポット支
持部で、弾性板の中央部を回転可能で、かつ弾性板の平
面と 垂直方向の動きは規制されるように支持しているた
め、正確に水平荷重のみを検出することができ、その結
果、操作性の優れた荷重センサを得ることができるもの
である。
According to the above construction, L-shaped or T-shaped elasticity is obtained.
For thick film printing on the glass enamel coating layer provided on the plate
Since two more strain-sensitive resistors are formed directly, there is no displacement due to bonding unlike the conventional technology, and the strain-sensitive resistors can be arranged collectively and accurately. In addition, it is possible to obtain a material having a high relative accuracy of the resistance value, and it is also easy to perform the trimming, so that the resistance value can be made more accurate. Further, by providing the glass enamel coating layer on the elastic plate, a metal glaze resistor that can be processed at a high temperature and has high reliability can be used as the strain sensitive resistor. And also elastic plate
Pivot support of the mounting base fixed at two places around the
The center of the elastic plate can be rotated by the
Supports movement in the vertical direction with respect to the plane
Therefore, only horizontal load can be detected accurately,
As a result, a load sensor with excellent operability can be obtained.
It is.

【0011】[0011]

【実施例】(実施例1) 以下に、本発明の一実施例における荷重センサを用いた
ポインティングデバイスについて説明する。
Embodiment (Embodiment 1) Hereinafter, a pointing device using a load sensor according to an embodiment of the present invention will be described.

【0012】図1は、本発明の一実施例における荷重セ
ンサを用いたポインティングデバイスの斜視図である。
図1において、1は弾性板で、圧電材料からなる基板、
ガラスまたは樹脂の電気絶縁材料を少なくとも一部分に
コーティングした金属板、ホーロー金属板、アルミナか
らなる基板、樹脂材料からなる基板または銅張積層板の
いずれからなるものである。2は弾性板1の略中央部に
この弾性板1と連結して設けられた操作部である。3は
取付台で、この取付台3は前記弾性板1の周囲4ヵ所の
端部を固定部4で固定しており、操作部2に指で力を加
えることにより、弾性板1が変形する構造になってい
る。前記弾性板1上の操作部2と固定部4との間には、
操作部2と対向する位置、つまり、弾性板1の同一表面
上に固定部4と操作部2とを結ぶ線の直交する対称位置
に抵抗値の等しい歪み感応抵抗体からなる第1、第2の
歪み抵抗検出素子5,5´,6,6´が設けられてい
る。
FIG. 1 is a perspective view of a pointing device using a load sensor according to an embodiment of the present invention.
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an elastic plate, a substrate made of a piezoelectric material,
It is made of any one of a metal plate coated at least partially with an electrically insulating material of glass or resin, an enameled metal plate, a substrate made of alumina, a substrate made of a resin material, or a copper-clad laminate. Reference numeral 2 denotes an operation unit provided substantially at the center of the elastic plate 1 so as to be connected to the elastic plate 1. Reference numeral 3 denotes a mounting table. The mounting table 3 has four ends around the elastic plate 1 fixed by fixing portions 4. The elastic plate 1 is deformed by applying a force to the operating portion 2 with a finger. It has a structure. Between the operation unit 2 and the fixed unit 4 on the elastic plate 1,
First and second strain sensitive resistors having the same resistance value are provided at positions facing the operation unit 2, that is, symmetrical positions orthogonal to a line connecting the fixing unit 4 and the operation unit 2 on the same surface of the elastic plate 1. Are provided.

【0013】以上のように構成された本発明の一実施例
における荷重センサを用いたポインティングデバイスの
動作について、以下に説明する。
The operation of the pointing device using the load sensor according to one embodiment of the present invention configured as described above will be described below.

【0014】まず、操作部2を図1に示す弾性板1と平
行な「ア」の方向に力を加えた場合、弾性板1の第1の
歪み抵抗検出素子5の部分は凹面に、かつ第1の歪み抵
抗検出素子5´の部分は凸面に変形する。この変形によ
り、第1の歪み抵抗検出素子5の抵抗値は下がり、かつ
第1の歪み抵抗検出素子5´の抵抗値は上がる。この第
1の歪み抵抗検出素子5,5´からなる一対の抵抗値の
変化の差を演算することにより、抵抗値変化が2倍に拡
大され、加えられた力を検出することができる。
First, when a force is applied to the operation unit 2 in the direction "A" parallel to the elastic plate 1 shown in FIG. 1, the first strain resistance detecting element 5 of the elastic plate 1 has a concave surface and The portion of the first strain resistance detecting element 5 'is deformed into a convex surface. Due to this deformation, the resistance value of the first strain resistance detection element 5 decreases and the resistance value of the first strain resistance detection element 5 'increases. By calculating the difference between the change in the resistance value of the pair of first strain resistance detecting elements 5 and 5 ', the change in the resistance value is doubled, and the applied force can be detected.

【0015】一方、第2の歪み抵抗検出素子6,6´
は、同じ方向のねじり応力が加えられるだけで抵抗値変
化は起こらない。つまり、第1の歪み抵抗検出素子5,
5´上の座標軸方向のみの力が検出できる。
On the other hand, the second strain resistance detecting elements 6, 6 '
Does not change the resistance value only by applying a torsional stress in the same direction. That is, the first strain resistance detecting element 5,
The force only in the coordinate axis direction on 5 'can be detected.

【0016】次に、操作部2を図1に示す弾性板1と平
行な「イ」の方向に力を加えた場合、弾性板1の第2の
歪み抵抗検出素子6の部分は凹面に、かつ第2の歪み抵
抗検出素子6´の部分は凸面に変形するとともに、第1
の歪み抵抗検出素子5,5´は同じ方向のねじり応力が
加えられるだけであるため、第2の歪み抵抗検出素子
6,6´上の座標軸方向のみの力が検出できる。
Next, when a force is applied to the operation unit 2 in the direction "A" parallel to the elastic plate 1 shown in FIG. 1, the portion of the elastic plate 1 where the second strain resistance detecting element 6 is formed is concave. In addition, the portion of the second strain resistance detecting element 6 'is deformed into a convex
Since only the torsional stress in the same direction is applied to the strain resistance detecting elements 5 and 5 ′, the force in only the coordinate axis direction on the second strain resistance detecting elements 6 and 6 ′ can be detected.

【0017】このように、操作部2に加えられた力は、
2座標軸の方向に分離されて、方向と大きさが検出でき
るものである。
As described above, the force applied to the operation unit 2 is:
It is separated into two coordinate axis directions, and the direction and size can be detected.

【0018】(実施例2) 図2は、本発明の実施例2における荷重センサを用いた
ポインティングデバイスで、実施例1と同様の構成につ
いては同一番号を付し、説明は省略する。実施例1と異
なるところは、対になる第1の歪み抵抗検出素子5,5
´および第2の歪み抵抗検出素子6,6´を弾性板1の
表裏に配置したことである。本実施例2では、対になる
第1、第2の歪み抵抗検出素子5,5´,6,6´が弾
性板1の歪みに対して圧縮・伸張の変形を受けるため、
検出精度が向上するものである。
(Embodiment 2) FIG. 2 shows a pointing device using a load sensor according to Embodiment 2 of the present invention. The same components as those in Embodiment 1 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. The difference from the first embodiment is that the first strain resistance detecting elements 5 and 5 forming a pair
′ And the second strain resistance detecting elements 6, 6 ′ are arranged on the front and back of the elastic plate 1. In the second embodiment, the first and second strain resistance detecting elements 5, 5 ′, 6, 6 ′ forming a pair undergo compression / extension deformation due to the strain of the elastic plate 1.
This improves the detection accuracy.

【0019】(実施例3) 図3は、本発明の実施例3における荷重センサを用いた
ポインティングデバイスで、実施例1と同様の構成につ
いては同一番号を付し、説明は省略する。実施例3は、
実施例1の弾性板1の形状を変えたもので、弾性板7を
操作部2を中心とした十字型とし、端部の4ヵ所を固定
部4で取付台3に固定したものである。本実施例3で
は、加えられた力に対する弾性板7の変形量が上述した
実施例1,2よりも大きくなるため、力に対する信号変
化の感度が高いものが得られるとともに、歪みが均等に
発生しやすくなるため、第1、第2の歪み抵抗検出素子
5,5´,6,6´の位置精度に高精度が要求されず、
生産性が高くなる。
Third Embodiment FIG. 3 shows a pointing device using a load sensor according to a third embodiment of the present invention. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. Example 3
This is a modification of the shape of the elastic plate 1 of the first embodiment, in which the elastic plate 7 is formed in a cross shape centering on the operation unit 2, and four end portions are fixed to the mounting table 3 by fixing portions 4. In the third embodiment, since the amount of deformation of the elastic plate 7 with respect to the applied force is larger than that of the first and second embodiments, a high sensitivity of the signal change with respect to the force is obtained, and the distortion is evenly generated. Therefore, high accuracy is not required for the positional accuracy of the first and second strain resistance detecting elements 5, 5 ', 6, 6'.
Increases productivity.

【0020】(実施例4) 図4、図5は本発明の実施例4を示したものであり、8
は表面にガラスホーロー被覆層を設けたL字状の弾性
板、2は操作部、9は取付台である。13は取付台9に
設けた突起からなるピポット支持部である。前記弾性板
8の中央は操作部2と連結し、周囲の2ヵ所は取付台9
に固定部10で固定されている。また、弾性板8の中央
は取付台9に設けたピポット支持部13で支持されてい
る。さらに、弾性板8の表面に設けたガラスホーロー被
覆層にはメタルグレーズ抵抗体を直接印刷被膜すること
により、第1、第2の歪み抵抗検出素子11,12を形
成している。
(Embodiment 4) FIGS. 4 and 5 show Embodiment 4 of the present invention.
Denotes an L-shaped elastic plate provided with a glass enamel coating layer on the surface, 2 denotes an operation unit, and 9 denotes a mounting base. Reference numeral 13 denotes a pivot supporting portion including a projection provided on the mounting table 9. The center of the elastic plate 8 is connected to the operation unit 2, and two surrounding portions are mounted on the mounting table 9.
At the fixing portion 10. The center of the elastic plate 8 is supported by a pivot supporting portion 13 provided on the mounting base 9. Further, the first and second strain resistance detecting elements 11 and 12 are formed by directly printing and coating a metal glaze resistor on the glass enamel coating layer provided on the surface of the elastic plate 8.

【0021】以下に、本発明の実施例4の動作について
説明する。操作部2を図4上の「ウ」の方向(弾性板8
と平行)に力を加えた場合、弾性板8における第2の歪
み抵抗検出素子12の部分は凹面に変形する。一方、第
1の歪み抵抗検出素子11の部分はピポット支持により
ねじり変形をする。この場合、第2の歪み抵抗検出素子
12の部分の変形により歪み抵抗検出素子は抵抗値が変
化するが、第1の歪み抵抗検出素子11はねじり応力が
加えられるだけで抵抗値変化はない。次に操作部2を図
4上の「エ」の方向(弾性板8と平行)に力を加えた場
合、弾性板8における第1の歪み抵抗検出素子11の部
分は凹面に変形し、かつ第2の歪み抵抗検出素子12に
はねじり応力が加えられる。このように操作部2に加え
られた力は2座標軸の方向に分離されて、方向と大きさ
が検出できる。
The operation of the fourth embodiment of the present invention will be described below. Move the operation unit 2 in the direction of “U” in FIG.
When a force is applied (parallel to), the portion of the elastic plate 8 at the second strain resistance detecting element 12 is deformed into a concave surface. On the other hand, the portion of the first strain resistance detecting element 11 undergoes torsional deformation by pivot support. In this case, although the resistance value of the strain resistance detecting element changes due to the deformation of the portion of the second strain resistance detecting element 12, the resistance value of the first strain resistance detecting element 11 does not change because only the torsional stress is applied. Next, when a force is applied to the operation unit 2 in the direction of “D” in FIG. 4 (parallel to the elastic plate 8), the portion of the first distortion resistance detecting element 11 in the elastic plate 8 is deformed into a concave surface, and A torsional stress is applied to the second strain resistance detecting element 12. In this way, the force applied to the operation unit 2 is separated in the direction of the two coordinate axes, and the direction and the magnitude can be detected.

【0022】また、本実施例4ではピポット支持部13
の支持により垂直荷重を受けるため、正確に水平荷重の
みを検出することができ、その結果、操作性の優れた荷
重センサを用いたポインティングデバイスが提供でき
る。
In the fourth embodiment, the pivot support 13
Since a vertical load is received by the support, the horizontal load alone can be accurately detected, and as a result, a pointing device using a load sensor having excellent operability can be provided.

【0023】(実施例5) 図6は歪み抵抗検出素子の他の配置例である。第1、第
2の歪み抵抗検出素子11,12と対になる第1、第2
の歪み抵抗検出素子11´,12´は、弾性板14を延
ばした固定部10の外側に配置している。この位置にあ
る第1、第2の歪み抵抗検出素子11´,12´は弾性
板14が歪んでも影響を受けない。本実施例5では対に
なる第1の歪み抵抗検出素子11,11´および第2の
歪み抵抗検出素子12,12´におけるそれぞれの抵抗
変化の差を演算する。このようにすることにより、歪み
抵抗検出素子の温度変化をキャンセルすることができる
ものである。
(Embodiment 5) FIG. 6 shows another arrangement example of the strain resistance detecting element. First and second paired with the first and second strain resistance detecting elements 11 and 12
The distortion resistance detecting elements 11 ′ and 12 ′ are arranged outside the fixed part 10 where the elastic plate 14 is extended. The first and second strain resistance detecting elements 11 'and 12' at this position are not affected even if the elastic plate 14 is distorted. In the fifth embodiment, a difference in resistance change between the first strain resistance detecting elements 11 and 11 'and the second strain resistance detecting elements 12 and 12', which form a pair, is calculated. By doing so, it is possible to cancel the temperature change of the strain resistance detecting element.

【0024】(実施例6) 図7(a),(b)は、本発明の実施例6を示したもの
であり、断面を示したものである。15は弾性板、16
は支持台、17は取付台、18は操作部である。操作部
18と弾性板15は一体で、操作部18の中央最下部に
は円錐状の凹部19を設けてある。支持台16には円錐
状の突起からなるピポット支持部20を設け、操作部1
8の凹部19に当接させている。このような支持とした
ことにより、操作部18は支持台16のピポット支持部
20の先端を中心として自由に回転できるが、操作部1
8が支持台16の方向に押さえられても操作部18は支
持台16のピポット支持部20で支持されるものであ
る。
Embodiment 6 FIGS. 7A and 7B show a sixth embodiment of the present invention, and show a cross section. 15 is an elastic plate, 16
Denotes a support base, 17 denotes a mounting base, and 18 denotes an operation unit. The operating portion 18 and the elastic plate 15 are integrated, and a conical concave portion 19 is provided at the lower center of the operating portion 18. The support base 16 is provided with a pivot support section 20 composed of a conical projection, and the operation section 1
8 is in contact with the concave portion 19. With this support, the operation unit 18 can freely rotate around the tip of the pivot support unit 20 of the support base 16.
The operating portion 18 is supported by the pivot support portion 20 of the support base 16 even when the support 8 is pressed in the direction of the support base 16.

【0025】21は取付台17に設けた支持部で、この
支持部21は支持台16とにより、弾性板15をはさん
でいるが、弾性板15の厚みに対して適切なクリアラン
スをもたせてある。さらに弾性板15と取付台17の支
持部21の関係は、図7(b)に示したように、弾性板
15に長円の孔をあけ、そしてこの長円の孔に、取付台
17から円柱状の突起が入り込むようにしているもので
ある。このような構造にしたことにより、弾性板15は
操作部18の中央と支持部21を結ぶ線上のみ自由にス
ライドすることができるものである。
Reference numeral 21 denotes a support provided on the mounting table 17. The support 21 sandwiches the elastic plate 15 with the support 16, but has an appropriate clearance with respect to the thickness of the elastic plate 15. is there. Further, as shown in FIG. 7 (b), the relationship between the elastic plate 15 and the support portion 21 of the mounting base 17 is as follows. The columnar projection is to enter. With such a structure, the elastic plate 15 can freely slide only on a line connecting the center of the operation unit 18 and the support unit 21.

【0026】なお、弾性板15には実施例5の弾性板1
4と同様に歪み抵抗検出素子が設けられているが、ここ
では省略している。
The elastic plate 15 is provided with the elastic plate 1 of the fifth embodiment.
4, a strain resistance detecting element is provided, but is omitted here.

【0027】この実施例6でも操作部18の先端に加え
られた力によって弾性板15が変形することは、他の実
施例と同様で、荷重センサとしての機能を持つ。本実施
例6では弾性板15の面と平行な方向での固定部は操作
部18の凹部19のみであるため、支持台16・取付台
17の温度による膨張・収縮の影響を受けない構造にな
っている。
Also in the sixth embodiment, the elastic plate 15 is deformed by the force applied to the tip of the operation unit 18, similarly to the other embodiments, and has a function as a load sensor. In the sixth embodiment, since the fixing portion in the direction parallel to the surface of the elastic plate 15 is only the concave portion 19 of the operation portion 18, the structure is not affected by expansion and contraction due to the temperature of the support base 16 and the mounting base 17. Has become.

【0028】(実施例7) 図8は実施例5で示した図6の弾性板をT字状の弾性板
22として固定部10のない第3のアーム部に歪み抵抗
検出素子11´,12´を配置したものである。歪み抵
抗検出素子11´,12´が応力を受けない事は実施例
4と同様である。本実施例7では配線パターン22を固
定部10の近傍に通す必要がないため、アーム部が細く
できさらに小型化が可能となる。
(Embodiment 7) FIG. 8 shows the elastic plate of FIG. 6 shown in Embodiment 5 as a T-shaped elastic plate 22 and the strain resistance detecting elements 11 ', 12 'Is arranged. As in the fourth embodiment, the strain resistance detecting elements 11 'and 12' do not receive stress. In the seventh embodiment, since it is not necessary to pass the wiring pattern 22 near the fixing portion 10, the arm portion can be made thinner, and the size can be further reduced.

【0029】図9は図4、図5の本発明の荷重センサを
フルキーボードのポインティングデバイスとして用いた
応用例を示すものであり、23はキートップ、24はS
W素子、25は実施例4,5の荷重センサである。各キ
ートップ23の下に破線で示したようにSW素子24が
配置され、これらのSW素子24の間にハッチングで示
した荷重センサ25が配置されている。これから明らか
なようにL字形状はセンサが大きくなってもキーの間に
うまく配置できる特徴がある。T字形状も同じである。
このためにポインティングデバイスを内蔵したノートパ
ソコンのさらなる小型化に貢献できるものである。
FIG. 9 shows an application example in which the load sensor of the present invention shown in FIGS. 4 and 5 is used as a pointing device of a full keyboard.
W element 25 is the load sensor of the fourth and fifth embodiments. SW elements 24 are arranged below each key top 23 as shown by broken lines, and a load sensor 25 shown by hatching is arranged between these SW elements 24. As is clear from this, the L-shape has a characteristic that it can be arranged well between the keys even if the sensor becomes large. The same applies to the T-shape.
This contributes to further downsizing of a notebook computer with a built-in pointing device.

【0030】図10は、本発明における荷重センサを用
いたポインティングデバイスの実施例4〜6における弾
性板と軸と歪み抵抗検出素子との関係を示した図であ
る。ここで実施例6のポインティングデバイスを例にし
て説明すると、操作部2に連結された弾性板22の連結
部の直径をDとする。弾性板22上の歪み抵抗検出素子
11,12を配置したアーム部22a,22bの幅をW
とする。歪み抵抗検出素子11,12と操作部2の中心
までの距離をHとする。
FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the elastic plate, the shaft, and the strain resistance detecting element in Examples 4 to 6 of the pointing device using the load sensor according to the present invention. Here, the pointing device of the sixth embodiment will be described as an example. The diameter of the connecting portion of the elastic plate 22 connected to the operation unit 2 is D. The width of the arm portions 22a and 22b on which the strain resistance detecting elements 11 and 12 are
And Let H be the distance between the strain resistance detecting elements 11 and 12 and the center of the operation unit 2.

【0031】この時、操作部2の「オ」の方向に水平荷
重を加えると、弾性板22の歪み抵抗検出素子12を配
したアーム部22aは曲げ応力を受ける。この時、操作
部2は剛体であり、この剛体である操作部2に連結され
た弾性板22に曲げ応力を加えると、操作部2と弾性板
22との境界部が最大の応力を受けるので、アーム部2
2aの中心軸と操作部2の外周との交点Aが最大の応力
を受けることになる。この交点Aは、H=0.5Dであ
る。
At this time, when a horizontal load is applied in the direction "O" of the operation unit 2, the arm 22a of the elastic plate 22 on which the strain resistance detecting element 12 is disposed receives bending stress. At this time, the operation unit 2 is a rigid body, and when a bending stress is applied to the elastic plate 22 connected to the operation unit 2 which is a rigid body, the boundary between the operation unit 2 and the elastic plate 22 receives the maximum stress. , Arm 2
The intersection A between the central axis of 2a and the outer periphery of the operation unit 2 receives the maximum stress. This intersection A is H = 0.5D.

【0032】一方、この時アーム部22bはねじり応力
を受けているので、引張り応力としてはアーム部22b
の中心軸は中性点で0であり、中心軸から離れるにした
がって引張り応力は大きくなるものであり、したがっ
て、アーム部22bの中心軸上に配置することにより、
ねじり応力に対する歪みは最小となる。このような応力
分布から歪み抵抗検出素子11,12をアーム部22
a,22bの中心軸上でH=0.5D付近に配置するこ
とにより、曲げ応力に対し最大で、かつ、ねじり応力に
対して最小の信号が得られる。
On the other hand, at this time, since the arm portion 22b receives the torsional stress, the arm portion 22b has a tensile stress.
Is zero at the neutral point, and the tensile stress increases as the distance from the central axis increases. Therefore, by disposing on the central axis of the arm portion 22b,
Strain for torsional stress is minimal. From such a stress distribution, the strain resistance detecting elements 11 and 12 are
By arranging near H = 0.5D on the central axes of a and 22b, a signal that is maximum for bending stress and minimum for torsional stress is obtained.

【0033】つまり長方形の弾性板にねじり応力を加え
た場合、中性点は長方形の弾性板の中心軸となるが、本
実施例6ではT字状の弾性板22の片側のアーム部22
aにねじり応力が加えられているので、他方のアーム部
22bの曲げ応力の歪みの影響を受けて中心軸上が中性
点とはならない。中性点を中心軸上にするために、剛体
である操作部2の直径を太くして2つのアーム部22
a,22bに歪みが伝わらないようにしてやれば良い。
つまり、操作部2と弾性板22との連結部の円周を、2
つのアーム部22a,22bの外辺との交点(図10の
B点)と重なる直径以上にする。つまり、
That is, when a torsional stress is applied to the rectangular elastic plate, the neutral point becomes the central axis of the rectangular elastic plate. In the sixth embodiment, the arm portion 22 on one side of the T-shaped elastic plate 22 is used.
Since the torsional stress is applied to a, the center point does not become a neutral point under the influence of the bending stress of the other arm 22b. In order to set the neutral point on the central axis, the diameter of the operation unit 2 which is a rigid body is increased and the two arms 22
What is necessary is just to prevent distortion from being transmitted to a and 22b.
That is, the circumference of the connecting portion between the operation unit 2 and the elastic plate 22 is set to 2
The diameter is set to be equal to or greater than the intersection of the two arms 22a and 22b with the outer side (point B in FIG. 10). That is,

【0034】[0034]

【外1】 [Outside 1]

【0035】とすることにより、ねじり応力の影響が小
さくなるため、差異信号が最小となる。
By doing so, the influence of the torsional stress is reduced, and the difference signal is minimized.

【0036】このように歪み抵抗検出素子の位置と操作
部2の直径とアーム部22a,22bの寸法を規定する
ことにより、操作部2に加えられた水平荷重を、誤差を
最小にして二軸に分離することができる。
By defining the position of the strain resistance detecting element, the diameter of the operation section 2 and the dimensions of the arms 22a and 22b in this manner, the horizontal load applied to the operation section 2 can be reduced to two axes by minimizing the error. Can be separated.

【0037】(実施例8) 図11(a),(b)は本発明における荷重センサを用
いたポインティングデバイスの実施例8を示したもの
で、図11(a)は斜視図、図11(b)は断面図であ
る。本実施例8において、26は弾性板、27は操作
部、28は取付台、29は固定部である。弾性板26は
中心が取付台28の固定部29で固定され、操作部27
は弾性板26の周囲と連結されている。操作部27の先
端に荷重「オ」のように力が加えられると、弾性板26
はその中心に対して力の方向に応力が加えられて変形す
る。本実施例8は図1〜3の実施例とは逆の構造となっ
ており、弾性板26の中心が固定され、かつ周辺部に操
作部27からの荷重がかかるものである。
(Eighth Embodiment) FIGS. 11A and 11B show an eighth embodiment of a pointing device using a load sensor according to the present invention. FIG. 11A is a perspective view, and FIG. b) is a sectional view. In the eighth embodiment, reference numeral 26 denotes an elastic plate, 27 denotes an operation unit, 28 denotes a mount, and 29 denotes a fixed unit. The center of the elastic plate 26 is fixed by the fixing portion 29 of the mounting base 28, and the operating portion 27
Is connected to the periphery of the elastic plate 26. When a force such as a load “o” is applied to the tip of the operation unit 27, the elastic plate 26
Is deformed by applying a stress to the center in the direction of the force. The eighth embodiment has a structure opposite to that of the embodiment shown in FIGS. 1 to 3, in which the center of the elastic plate 26 is fixed, and a load from the operation unit 27 is applied to the periphery.

【0038】本実施例8では操作部27が弾性板26に
応力を加える位置(図11(b)のL)を実施例4〜6
より長くすることが可能である。操作部27の先端は指
先を当てる部分でその先端形状を操作し易い形状にする
ため、樹脂成型品を使うことになる。本実施例8ではL
寸法が長いので弾性板26と結合された部分の応力が小
さくなり、かつ樹脂の変形が小さいため、弾性板26を
変形させる作用点は安定することになり、これにより温
度による弾性板26の変形量の変動は少なくなるもので
ある。
In the eighth embodiment, the position (L in FIG. 11B) at which the operating section 27 applies a stress to the elastic plate 26 is determined according to the fourth to sixth embodiments.
It can be longer. A resin molded product is used at the tip of the operation section 27 in order to make the tip shape easy to operate at the portion where the fingertip is applied. In the eighth embodiment, L
Since the dimensions are long, the stress at the portion connected to the elastic plate 26 is small, and the deformation point of the resin is small, so that the point of action for deforming the elastic plate 26 is stabilized, whereby the deformation of the elastic plate 26 due to temperature is reduced. Fluctuations in volume are to be reduced.

【0039】また、弾性板にホーロー金属板、もしくは
ガラスコート金属板を使うことにより、外部応力や衝撃
に対して強靭であると共に、かしめ等の組立工法が使用
でき組立が容易となる。また高温処理が可能なことから
抵抗体に高信頼性のメタルグレーズ抵抗体を使うことが
できる。
Further, by using an enameled metal plate or a glass-coated metal plate as the elastic plate, it is tough against external stress and impact, and an assembling method such as caulking can be used to facilitate the assembly. In addition, since high-temperature processing is possible, a highly reliable metal glaze resistor can be used as the resistor.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上のように本発明の荷重センサは、
字状またはT字状の弾性板上に設けられたガラスホーロ
ー被覆層上に厚膜印刷により2つの歪み感応抵抗体を
接形成するようにしているため、従来の技術のような接
着による位置ずれということはなく、一括して精度良く
歪み感応抵抗体を配置することができ、これにより、抵
抗値の相対精度も高いものが得られるとともに、トリミ
ングも容易で抵抗値の高精度化が可能となるものであ
る。また弾性板上にガラスホーロー被覆層を設けたこと
により、歪み感応抵抗体としては、高温処理が可能で高
信頼性のメタルグレーズ抵抗体を使うことができるもの
である。そしてまた弾性板の周囲の2ヵ所を固定部で固
定した取付台のピポット支持部で、弾性板の中央部を回
転可能で、かつ弾性板の平面と垂直方向の動きは規制さ
れるように支持しているため、正確に水平荷重のみを検
出することができ、その結果、操作性の優れた荷重セン
サを得ることができる等すぐれた効果を有するものであ
る。
Load sensor of the present invention as described above, according to the present invention is, L
Glass hollow on a T-shaped or T-shaped elastic plate
-Since the two strain-sensitive resistors are formed directly on the coating layer by thick-film printing , there is no misalignment due to adhesion as in the prior art, and collectively and accurately. A strain sensitive resistor can be arranged, thereby obtaining a resistor having a high relative accuracy of the resistance value, and at the same time, the trimming is easy and the resistance value can be made more accurate. Also by providing the glass enamel coating layer on the elastic board, the strain sensitive resistor, which can be used a highly reliable metal glaze resistor can be a high temperature treatment
It is. Also, fix the two places around the elastic plate with fixed parts.
Turn the center of the elastic plate with the pivot support
Rollable and movement of the elastic plate in the direction perpendicular to the plane is restricted.
So that only horizontal loads can be accurately detected.
As a result, the load sensor has excellent operability.
It has excellent effects such as the ability to obtain
You.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の荷重センサの一実施例の斜視図FIG. 1 is a perspective view of an embodiment of a load sensor according to the present invention.

【図2】同他の実施例の斜視図FIG. 2 is a perspective view of another embodiment.

【図3】同他の実施例の斜視図FIG. 3 is a perspective view of another embodiment.

【図4】同他の実施例の斜視図FIG. 4 is a perspective view of another embodiment.

【図5】同側面図FIG. 5 is a side view of the same.

【図6】同他の実施例の斜視図FIG. 6 is a perspective view of another embodiment.

【図7】(a)同他の実施例の側断面図 (b)同要部の上部断面図7A is a side sectional view of another embodiment of the present invention, and FIG.

【図8】同他の実施例の斜視図FIG. 8 is a perspective view of another embodiment.

【図9】本発明の荷重センサを用いたキーボードを説明
する上面図
FIG. 9 is a top view illustrating a keyboard using the load sensor of the present invention.

【図10】同要部の平面図FIG. 10 is a plan view of the main part.

【図11】(a)同他の実施例の斜視図 (b)同側面図及び断面図FIG. 11 (a) is a perspective view of another embodiment of the present invention, and (b) is a side view and a sectional view of the same.

【図12】従来の荷重センサの斜視図FIG. 12 is a perspective view of a conventional load sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,15 弾性板 2,18,27 操作部 3,9,17,28 取付台 4,10,29 固定部 5,5´ 第1の歪み抵抗検出素子 6,6´ 第2の歪み抵抗検出素子 7,26 十字形状の弾性板 8,14 L字形状の弾性板 11,11´ 第1の歪み抵抗検出素子 12,12´ 第2の歪み抵抗検出素子 13,20 ピポット支持部 21 スライド支持部 22 T字形状の弾性板 23 キートップ 24 キーボードのSW素子 31 断面が正方形の軸 32,32´ 一対の歪みゲージ 33,33´ 他の一対の歪みゲージ 1,15 Elastic plate 2,18,27 Operating part 3,9,17,28 Mounting base 4,10,29 Fixed part 5,5 'First strain resistance detecting element 6,6' Second strain resistance detecting element 7, 26 Cross-shaped elastic plate 8, 14 L-shaped elastic plate 11, 11 'First strain resistance detecting element 12, 12' Second strain resistance detecting element 13, 20 Pivot support 21 Slide support 22 T-shaped elastic plate 23 Key top 24 Keyboard SW element 31 Shaft with square cross section 32,32 'A pair of strain gauges 33,33' Another pair of strain gauges

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−223836(JP,A) 特開 平4−169827(JP,A) 特開 平2−159530(JP,A) 特開 昭64−13414(JP,A) 実開 昭62−15358(JP,U) 特表 昭62−500682(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01L 1/22 G01L 5/16 G06F 3/033 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-2-223836 (JP, A) JP-A-4-169827 (JP, A) JP-A-2-159530 (JP, A) JP-A 64-64 13414 (JP, A) Japanese Utility Model Showa 62-15358 (JP, U) Special Table Sho 62-500682 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01L 1/22 G01L 5 / 16 G06F 3/033

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 L字状またはT字状の弾性板と、この弾
性板上に設けられたガラスホーロー被覆層と、前記弾性
板の中央に連結された操作部と、前記弾性板の中央部を
回転可能で、かつ弾性板の平面と垂直方向の動きは規制
されるようにピポット支持部で支持するとともに、前記
弾性板の周囲の2ヵ所を固定部で固定した取付台と、前
記ガラスホーロー被覆層上に厚膜印刷により直接形成さ
れた2つの歪み感応抵抗体とを備えた荷重センサ。
1. An L-shaped or T-shaped elastic plate and an elastic plate
A glass enamel coating layer provided on a conductive plate,
An operation unit connected to the center of the plate, and a central portion of the elastic plate
It is rotatable and the movement of the elastic plate in the direction perpendicular to the plane is restricted
Supported by the pivot support portion so that
A mounting base with two fixed parts around the elastic plate
Directly formed by thick film printing on the glass enamel coating layer
And a load sensor including the two strain-sensitive resistors .
【請求項2】 2つの歪み感応抵抗体と対になる他の2
つの歪み感応抵抗体を、弾性板の周囲の2ヵ所を取付台
に固定する固定部より外側に位置して前記弾性板に配置
した請求項1記載の荷重センサ。
2. The two other strain-sensitive resistors paired with two strain-sensitive resistors.
Two strain-sensitive resistors, two places around the elastic plate
Located on the elastic plate outside the fixing part to be fixed to
The load sensor according to claim 1 .
【請求項3】 弾性板の中央に連結された操作部の直径
を前記弾性板の幅より大きくした請求項1記載の荷重セ
ンサ。
3. The diameter of an operating portion connected to the center of the elastic plate.
2. The load sensor according to claim 1, wherein the width of the elastic plate is larger than the width of the elastic plate .
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