JP5024358B2 - 作用力検出装置 - Google Patents
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Description
また、請求項2、3に記載の発明では、軸を有する操作部に作用する作用力に応じて弾性変形する平板状の起歪体と、前記起歪体の変形を検出する少なくとも4個の歪検出素子とを備え、前記歪検出素子の検出信号に基づいて前記操作部に作用する作用力を検出する作用力検出装置であって、前記歪検出素子は、前記起歪体の1つの素子配置面にすべて配置されており、前記起歪体と前記操作部の軸とを一体に連結する連結体を備え、その連結体は、前記起歪体との連結領域の中心から前記操作部の軸心までの距離が、前記操作部の軸の半径よりも長くなっており、且つ、一部が当該連結体の他の部分よりも細く形成されている。
さらに、請求項2に記載の発明では、前記操作部の軸が前記起歪体の素子配置面に対して所定角度傾斜するように、これら操作部の軸と起歪体とを一体に連結することも特徴としている。
また、請求項3記載の発明では、前記起歪体は、矩形状の枠部と、その枠部から突き出す4つの梁部からなる平板であって、前記梁部は、前記枠部の中心部に位置する四角柱状の操作部連結体と、その操作部連結体の各側面に連結部を介して連結された四角柱状の4つの起歪体連結体とを備えた連結体の、前記4つの起歪体連結部に連結されることで、連結体とともに平面視卍型となることも特徴としている。
また、請求項2に記載の発明によれば、例えば操作部の軸周りの作用するモーメント等、特定の作用力に対する起歪体の変形量が大きくなり、結果として、検出感度が向上するようになる。
また、前述の目的を達成するため、請求項14、15に記載の発明でも、軸を有する操作部に作用する作用力に応じて弾性変形する平板状の起歪体と、前記起歪体の変形を検出する少なくとも4個の歪検出素子とを備え、前記歪検出素子の検出信号に基づいて前記操作部に作用する作用力を検出する作用力検出装置であって、前記歪検出素子は、前記起歪体の1つの素子配置面にすべて配置されており、前記起歪体と前記操作部の軸とを一体に連結する連結体を備え、その連結体は、前記起歪体との連結領域の中心から前記操作部の軸心までの距離が、前記操作部の軸の半径よりも長くなっており、且つ、一部が当該連結体の他の部分よりも細く形成されている。
さらに、請求項14に記載の発明では、前記起歪体は、平面視I字型の平板であり、2枚の平板にて構成される。一方、請求項15に記載の発明では、前記起歪体は、平面視I字型の平板であり、2つの平面視I字型の平板部分が配列された1枚の平板にて構成される。
請求項14に記載の構成によれば、部品点数を低減することができ、組み付けを容易にすることができるようになる。一方、請求項15に記載の構成によれば、起歪体の製造効率の向上を図ることができるようになる。
以下、本発明に係る作用力検出装置の第1の実施の形態について、図1〜図4を参照しつつ説明する。なお、図1(a)は、作用力検出装置10をIA−IA線(図1(b))を通る垂直平面で切断した断面構造を示す図であり、図1(b)は、作用力検出装置10の平面構造を示す図である。はじめに、この図1(a)及び(b)を参照して、作用力検出装置10の構成について説明する。
次に、本発明に係る作用力検出装置の第2の実施の形態を図6及び図7を参照して説明する。なお、図6(a)及び(b)は先の図1(a)及び(b)に対応する図であって、図6(a)は、作用力検出装置30をVIA−VIA線(図6(b))を通る垂直平面で切断した断面構造を示す図であり、図6(b)は、作用力検出装置30の平面構造を示す図である。
次に、本発明に係る作用力検出装置の第3の実施の形態を図9及び図10を参照して説明する。なお、図9(a)及び(b)は先の図1(a)及び(b)に対応する図であって、図9(a)は、作用力検出装置50のIXA−IXA線(図9(b))に沿った側面構造を示す図であり、図9(b)は、作用力検出装置50の平面構造を示す図である。
次に、本発明に係る作用力検出装置の第4の実施の形態を図11及び図12を参照して説明する。なお、図11(a)及び(b)は先の図1(a)及び(b)に対応する図であって、図11(a)は、作用力検出装置60をXIA−XIA線(図11(b))を通る垂直平面で切断した断面構造を示す図であり、図11(b)は、作用力検出装置60の平面構造を示す図である。
次に、本発明に係る作用力検出装置の第5の実施の形態を図13を参照して説明する。なお、図13は先の図1(a)に対応する図であって、図13は、作用力検出装置70の側面構造を示す図である。
次に、本発明に係る作用力検出装置の第6の実施の形態を図14〜図19を参照して説明する。なお、図14は先の図1等に対応する図であって、図14(a)は、作用力検出装置90をXIVA-XIVA線(図14(b))を通る垂直平面で切断した断面構造を示す図であり、図14(b)は、作用力検出装置90の平面構造を示す図である。この図14(a)及び(b)を参照して、作用力検出装置90の構成について説明する。
次に、本発明に係る作用力検出装置の第7の実施の形態を図20及び図21を参照して説明する。なお、図20は先の図14(b)に対応する図であって、作用力検出装置100の平面構造を示す図である。
次に、本発明に係る作用力検出装置の第8の実施の形態を図22を参照して説明する。なお、図22は先の図1等に対応する図であって、図22(a)は、作用力検出装置110をXXIIA-XXIIA線(図22(b))を通る垂直平面で切断した断面構造を示す図であり、図22(b)は、作用力検出装置110の平面構造を示す図である。
次に、本発明に係る作用力検出装置の第9の実施の形態を図23を参照して説明する。なお、図23は先の図1等に対応する図であって、図23(a)は、作用力検出装置120をXXIIIA-XXIIIA線(図23(b))を通る垂直平面で切断した断面構造を示す図であり、図23(b)は、作用力検出装置120の平面構造を示す図である。
次に、本発明に係る作用力検出装置の第10の実施の形態を図24及び図25を参照して説明する。なお、図24は先の図1(a)等に対応する図であって、作用力検出装置130の断面構造を示す図である。図25(a)及び(b)は、連結体134の正面構造及び側面構造をそれぞれ示す図である。
Claims (19)
- 軸を有する操作部に作用する作用力に応じて弾性変形する平板状の起歪体と、前記起歪体の変形を検出する少なくとも4個の歪検出素子とを備え、前記歪検出素子の検出信号に基づいて前記操作部に作用する作用力を検出する作用力検出装置であって、
前記歪検出素子は、前記起歪体の1つの素子配置面にすべて配置されており、
前記起歪体と前記操作部の軸とを一体に連結する連結体を備え、
その連結体は、前記起歪体との連結領域の中心から前記操作部の軸心までの距離が、前記操作部の軸の半径よりも長くなっており、且つ、前記操作部の軸と一体に連結される操作部連結体、前記起歪体と一体に連結される起歪体連結体、並びにこれら操作部連結体及び起歪体連結体を一体に連結する連結部を有しており、
前記連結部は、前記操作部連結体及び前記起歪体連結体よりも細く形成されていることを特徴とする作用力検出装置。 - 軸を有する操作部に作用する作用力に応じて弾性変形する平板状の起歪体と、前記起歪体の変形を検出する少なくとも4個の歪検出素子とを備え、前記歪検出素子の検出信号に基づいて前記操作部に作用する作用力を検出する作用力検出装置であって、
前記歪検出素子は、前記起歪体の1つの素子配置面にすべて配置されており、
前記起歪体と前記操作部の軸とを一体に連結する連結体を備え、
その連結体は、前記起歪体との連結領域の中心から前記操作部の軸心までの距離が、前記操作部の軸の半径よりも長くなっており、且つ、一部が当該連結体の他の部分よりも細く形成されており、
前記操作部の軸が前記起歪体の素子配置面に対して所定角度傾斜するように、これら操作部の軸と起歪体とを一体に連結することを特徴とする作用力検出装置。 - 軸を有する操作部に作用する作用力に応じて弾性変形する平板状の起歪体と、前記起歪体の変形を検出する少なくとも4個の歪検出素子とを備え、前記歪検出素子の検出信号に基づいて前記操作部に作用する作用力を検出する作用力検出装置であって、
前記歪検出素子は、前記起歪体の1つの素子配置面にすべて配置されており、
前記起歪体と前記操作部の軸とを一体に連結する連結体を備え、
その連結体は、前記起歪体との連結領域の中心から前記操作部の軸心までの距離が、前記操作部の軸の半径よりも長くなっており、且つ、一部が当該連結体の他の部分よりも細く形成されており、
前記起歪体は、矩形状の枠部と、その枠部から突き出す4つの梁部からなる平板であって、
前記梁部は、前記枠部の中心部に位置する四角柱状の操作部連結体と、その操作部連結体の各側面に連結部を介して連結された四角柱状の4つの起歪体連結体とを備えた連結体の、前記4つの起歪体連結部に連結されることで、連結体とともに平面視卍型となることを特徴とする作用力検出装置。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の作用力検出装置において、
前記連結体は、少なくとも一部分が弾性材料にて形成されていることを特徴とする作用力検出装置。 - 請求項1または3に記載の作用力検出装置において、
前記連結体は、前記操作部の軸が前記起歪体の素子配置面に対して垂直となるように、これら操作部の軸と起歪体とを一体に連結することを特徴とする作用力検出装置。 - 請求項1〜5のいずれか一項に記載の作用力検出装置において、
前記操作部の軸に設けられ、前記操作部に作用する作用力に応じて弾性変形しつつ、この作用力を前記連結体に伝達する弾性部材をさらに備えることを特徴とする作用力検出装置。 - 軸を有する操作部に作用する作用力に応じて弾性変形する平板状の起歪体と、前記起歪体の変形を検出する少なくとも4個の歪検出素子とを備え、前記歪検出素子の検出信号に基づいて前記操作部に作用する作用力を検出する作用力検出装置であって、
前記歪検出素子は、前記起歪体の1つの素子配置面にすべて配置されており、
前記起歪体と前記操作部の軸とを一体に連結する連結体を備え、
その連結体は、前記起歪体との連結領域の中心から前記操作部の軸心までの距離が、前記操作部の軸の半径よりも長くなっており、且つ、
複数回折り返された板ばねによって構成されており、前記操作部に作用する作用力に応じて弾性変形しつつ、この作用力を前記起歪体に伝達することを特徴とする作用力検出装置。 - 請求項7に記載の作用力検出装置において、
前記連結体は、単一の板ばねによって構成されていることを特徴とする作用力検出装置。 - 請求項7に記載の作用力検出装置において、
前記連結体は2つの板ばねが組み合わされて構成されていることを特徴とする作用力検出装置。 - 請求項1〜9のいずれか一項に記載の作用力検出装置において、
前記連結体は、前記起歪体の前記素子配置面とは反対側の面に連結されていることを特徴とする作用力検出装置。 - 請求項1〜10のいずれか一項に記載の作用力検出装置において、
前記起歪体の弾性変形に伴って変形することで抵抗値が増大するように前記素子配置面に配置された歪検出素子と、前記起歪体の弾性変形に伴って変形することで抵抗値が減少するように前記素子配置面に配置された歪検出素子とを含む歪検出部を、少なくとも4つ備えることを特徴とする作用力検出装置。 - 請求項11に記載の作用力検出装置において、
前記歪検出素子はひずみゲージであることを特徴とする作用力検出装置。 - 請求項1、2、7〜9のいずれか一項に記載の作用力検出装置において、
前記起歪体は、平面視I字型の平板であることを特徴とする作用力検出装置。 - 軸を有する操作部に作用する作用力に応じて弾性変形する平板状の起歪体と、前記起歪体の変形を検出する少なくとも4個の歪検出素子とを備え、前記歪検出素子の検出信号に基づいて前記操作部に作用する作用力を検出する作用力検出装置であって、
前記歪検出素子は、前記起歪体の1つの素子配置面にすべて配置されており、
前記起歪体と前記操作部の軸とを一体に連結する連結体を備え、
その連結体は、前記起歪体との連結領域の中心から前記操作部の軸心までの距離が、前記操作部の軸の半径よりも長くなっており、且つ、一部が当該連結体の他の部分よりも細く形成されており、
前記起歪体は、平面視I字型の平板であり、2枚の平板にて構成されることを特徴とする作用力検出装置。 - 軸を有する操作部に作用する作用力に応じて弾性変形する平板状の起歪体と、前記起歪体の変形を検出する少なくとも4個の歪検出素子とを備え、前記歪検出素子の検出信号に基づいて前記操作部に作用する作用力を検出する作用力検出装置であって、
前記歪検出素子は、前記起歪体の1つの素子配置面にすべて配置されており、
前記起歪体と前記操作部の軸とを一体に連結する連結体を備え、
その連結体は、前記起歪体との連結領域の中心から前記操作部の軸心までの距離が、前記操作部の軸の半径よりも長くなっており、且つ、一部が当該連結体の他の部分よりも細く形成されており、
前記起歪体は、平面視I字型の平板であり、2つの平面視I字型の平板部分が配列された1枚の平板にて構成されることを特徴とする作用力検出装置。 - 請求項13〜15のいずれか1項に記載の作用力検出装置において、
前記起歪体は、両先端部に、先端に近づくほど幅が広がる先端側広がり部を有する平面視I字型の平板であることを特徴とする作用力検出装置。 - 請求項16に記載の作用力検出装置において、
前記先端側広がり部は、先端側へ向かうほど互いに隔離する一対の斜辺を備え、それら一対の斜辺は、前記起歪体の幅方向中心線とのなす角度がいずれも「15度〜45度」に形成されていることを特徴とする作用力検出装置。 - 請求項13〜17のいずれか一項に記載の作用力検出装置において、
前記起歪体は、前記連結体との連結部に近づくほど幅が広がる連結体側広がり部を有する平面視I字型の平板であることを特徴とする作用力検出装置。 - 請求項18に記載の作用力検出装置において、
前記連結体側広がり部は、前記連結部との連結部へ向かうほど互いに隔離する一対の斜辺を備え、それら一対の斜辺は、前記起歪体の幅方向中心線とのなす角度がいずれも「15度〜45度」に形成されていることを特徴とする作用力検出装置。
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