JP5156680B2 - 曲げセンサ - Google Patents

Description

本発明は、検出対象の曲げ変位を検出する曲げセンサに関する。

従来、屈曲可能なフィルム状部材の表面および裏面に設けた抵抗体からなるひずみゲージを備え、検出対象の曲げ変位にともなってこのひずみゲージが変形し、このひずみゲージの変形に応じた抵抗値の変化に基づき検出対象の曲げ変位を検出する曲げセンサが知られている。

特許文献１には、このような曲げセンサの基本構成が開示されている。図５は、特許文献１に記載の曲げセンサのひずみゲージ部の端部の構成を示す平面図である。また、図６は、特許文献１に記載の曲げセンサと信号処理部とを接続する構成を示す斜視図である。

この特許文献１に開示されるひずみゲージ部１は、フィルムの表面に抵抗体Ｒｔ１およびＲｔ２を設け、フィルムの裏面に抵抗体Ｒｂ１およびＲｂ２を設けており、これらの所定の端部同士をフィルムに設けたスルーホールを介して接続し、ブリッジ回路を構成し、このブリッジ回路によって抵抗体の抵抗値の変動を検出するようにしている。

特許文献１の記載によると、図５に示す平面図において、ひずみゲージ部１の抵抗体Ｒｔ１、Ｒｔ２、Ｒｂ１、Ｒｂ２の各端子Ｔ１１〜Ｔ４２は、ひずみゲージ部１の表裏面で相対向するもの同士が互いにずれた配置になるようパターン形成される。すなわち、抵抗体Ｒｔ１と抵抗体Ｒｂ１とが表裏面で相対向しているとき、抵抗体Ｒｔ１の端子Ｔ１１、Ｔ１２と抵抗体Ｒｂ１の端子Ｔ２１、Ｔ２２とがそれぞれ図示のようにずれた配置になる。そして、これら端子Ｔ１１〜Ｔ４２が配置されたひずみゲージ部１の端部は、カバーレイ１ｃ１、１ｃ２を剥離し、さらにこの剥離した部分を抵抗体の端子部分Ｅ１１〜Ｅ４２を除いてレジストで被覆する。そして、後の半田処理のために端子部分Ｅ１１〜Ｅ４２にフラックスを塗布しておく。次に、図６に示すように、上記ひずみゲージ部１の端部と、その端子位置が一致するよう回路パターンが形成された信号処理部２とを重ね合わせ、信号処理部２の端子位置に設けたスルーホール（図示省略）とひずみゲージ部１の端子にコネクタＣｎの各ピンＰｎ１〜Ｐｎ６を挿通することによって互いに結合し、一体構造とする。

特開平６−１２３６０４号公報

ところで、特許文献１に記載の従来の曲げセンサでは、図５および図６に示すように、各抵抗体Ｒｔ１、Ｒｔ２、Ｒｂ１およびＲｂ２の接続のためにピンＰｎ１、Ｐｎ２、Ｐｎ３、Ｐｎ４、Ｐｎ５およびＰｎ６の６本のピンを用いることになり、その接続箇所の小型化の障害になっていた。

本発明は上記の点にかんがみてなされたもので、端子数を減らし、接続箇所を小型化することができる曲げセンサを提供することを目的とする。

本発明の曲げセンサは上記の目的を達成するために、フィルムの表面に第１の抵抗体および第２の抵抗体を形成し、前記フィルムの裏面に第３の抵抗体および第４の抵抗体を形成し、前記フィルムを貫通する第１のスルーホールを介して前記第１の抵抗体の一端と前記第３の抵抗体の一端とを接続し、前記フィルムを貫通する第２のスルーホールを介して前記第１の抵抗体の他端と前記第４の抵抗体の一端とを接続し、前記フィルムを貫通する第３のスルーホールを介して前記第２の抵抗体の一端と前記第３の抵抗体の他端とを接続し、前記フィルムを貫通する第４のスルーホールを介して前記第２の抵抗体の他端と前記第４の抵抗体の他端とを接続してなり、前記第１の抵抗体、前記第２の抵抗体、前記第３の抵抗体および前記第４の抵抗体によってブリッジ回路を形成し、前記フィルムは、表面の配線パターンと裏面の配線パターンとが同一のものを１８０度回転させて貼り合わせたものである、ことを特徴とする。

また本発明は、前記第１の抵抗体と対向する位置に前記第３の抵抗体を設け、前記第２の抵抗体と対向する位置に前記第４の抵抗体を設けたことを特徴とする。

また本発明は、前記第１の抵抗体の一端と前記第３の抵抗体の一端との接続点、前記第１の抵抗体の他端と前記第４の抵抗体の一端との接続点、前記第２の抵抗体の一端と前記第３の抵抗体の他端との接続点、および前記第２の抵抗体の他端と前記第４の抵抗体の他端との接続点を、信号処理部と接続する４つの端子とすることを特徴とする。

本発明によれば、端子数を減らし、接続箇所を小型化することができる曲げセンサを提供することができる。

すなわち、本実施形態の曲げセンサ１は、フィルムを貫通するスルーホールを４つで構成することができ、信号処理部との接続端子も４つで構成することができ、配置スペースの点で効果的である。

本発明による曲げセンサの一実施の形態を示す平面図である。 図１に示した曲げセンサ１０のタブ部１６を拡大して示す平面図であり、（ａ）はタブ部１６の表面を示す図であり、（ｂ）はタブ部１６の裏面を示す図である。 図１に示した曲げセンサ１０の回路図である。 図１に示した曲げセンサとは別の実施形態の曲げセンサのタブ部１１６を拡大して示す平面図であり、（ａ）はタブ部１１６の表面を示す図であり、（ｂ）はタブ部１１６の裏面を示す図である。 特許文献１に記載の曲げセンサのひずみゲージ部の端部の構成を示す平面図である。 特許文献１に記載の曲げセンサと信号処理部とを接続する構成を示す斜視図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明による曲げセンサの一実施の形態を示す平面図である。なお、フィルム１１は表面パターンと裏面パターンとを貼り合わせたものであり、図１においては、フィルム１１が透けて、表面の配線パターンとともに裏面の配線パターンも見えている状態を示している。

本実施形態の曲げセンサ１０は、フィルム１１の表面に抵抗体１２および１３を形成し、さらにフィルム１１の裏面に抵抗体１４および１５を形成して構成される。本実施形態では、抵抗体１２と対向する位置に抵抗体１４を設け、抵抗体１３と対向する位置に抵抗体１５を設けている。抵抗体１２、１３、１４および１５それぞれの両端は、後述するようにタブ部１６において所定の組み合わせで接続される。

フィルム１１は、ポリイミド樹脂材料をシート状にしたフレキシブル基板が用いられるが、可撓性があり表面に抵抗体を形成する材料であれば、材料の種類は問わない。

図２は、図１に示した曲げセンサ１０のタブ部１６を拡大して示す平面図であり、（ａ）はタブ部１６の表面を示す図であり、（ｂ）はタブ部１６の裏面を示す図である。なお、図２（ａ）および図２（ｂ）においてはフィルム１１が透けていない状態で示している。

図２（ａ）において、配線１２ａはフィルム１１の表面に形成された抵抗体１２の一端の端部に接続され、配線１２ｂはフィルム１１の表面に形成された抵抗体１２の他端の端部に接続されている。また、配線１３ａはフィルム１１の表面に形成された抵抗体１３の一端の端部に接続され、配線１３ｂはフィルム１１の表面に形成された抵抗体１３の他端の端部に接続されている。

図２（ｂ）において、配線１４ａはフィルム１１の裏面に形成された抵抗体１４の一端の端部に接続され、配線１４ｂはフィルム１１の裏面に形成された抵抗体１４の他端の端部に接続されている。また、配線１５ａはフィルム１１の裏面に形成された抵抗体１５の一端の端部に接続され、配線１５ｂはフィルム１１の裏面に形成された抵抗体１５の他端の端部に接続されている。

配線１２ａはタブ部１６の端子２１に接続され、配線１２ｂはタブ部１６の端子２２に接続され、配線１３ａはタブ部１６の端子２３に接続され、配線１３ｂはタブ部１６の端子２４に接続され、配線１４ａはタブ部１６の端子２５に接続され、配線１４ｂはタブ部１６の端子２６に接続され、配線１５ａはタブ部１６の端子２７に接続され、配線１５ｂはタブ部１６の端子２８に接続されている。

配線１２ａと配線１４ａとはフィルム１１を貫通するスルーホール１７を介して接続され、配線１２ｂと配線１５ａとはフィルム１１を貫通するスルーホール１８を介して接続され、配線１３ａと配線１４ｂとはフィルム１１を貫通するスルーホール１９を介して接続され、配線１３ｂと配線１５ｂとはフィルム１１を貫通するスルーホール２０を介して接続されている。

図２（ａ）および図２（ｂ）を参照して分かるように、本実施形態の曲げセンサ１０における配線パターンは、表面と裏面とで、同じパターンを１８０度回転させて貼り合わせたものとなっている。このためパターン作成も１つのパターンに対してだけ行えばよく、作成が容易であるという効果もある。

図３は、図１に示した曲げセンサ１０の回路図である。

本実施形態の曲げセンサ１によれば、図２（ａ）および図２（ｂ）を参照して説明したように抵抗体１２、１３、１４および１５を接続したので、図３に示すように、抵抗体１２、１３、１４および１５によるブリッジ回路３０を形成することができる。したがって、本実施形態の曲げセンサ１は、このブリッジ回路３０によって抵抗体１２、１３、１４および１５の抵抗値の変動を検出し、検出対象の曲げ変位を検出することができる。

また、本実施形態の曲げセンサ１は、図２（ａ）および図２（ｂ）を参照して説明したように、フィルム１１を貫通するスルーホールは４つで構成することができる。また、図示しない信号処理部との接続端子は、端子２１または２５、端子２２または２６、端子２３または２７、および端子２４または２８の４つで構成することができるので、配置スペースの点で効果的である。

次に本発明の別の実施形態について説明する。

図４は、図１に示した曲げセンサとは別の実施形態の曲げセンサのタブ部１１６を拡大して示す平面図であり、（ａ）はタブ部１１６の表面を示す図であり、（ｂ）はタブ部１１６の裏面を示す図である。なお、図４（ａ）および図４（ｂ）においてはフィルム１１１が透けていない状態で示している。また、本実施形態において、抵抗体は図１の実施形態と同様であるので、以下において同じ参照番号で参照する。

図４（ａ）において、配線１１２ａはフィルム１１１の表面に形成された抵抗体１２の一端の端部に接続され、配線１１２ｂはフィルム１１１の表面に形成された抵抗体１２の他端の端部に接続されている。また、配線１１３ａはフィルム１１１の表面に形成された抵抗体１３の一端の端部に接続され、配線１１３ｂはフィルム１１１の表面に形成された抵抗体１３の他端の端部に接続されている。

図４（ｂ）において、配線１１４ａはフィルム１１１の裏面に形成された抵抗体１４の一端の端部に接続され、配線１１４ｂはフィルム１１１の裏面に形成された抵抗体１４の他端の端部に接続されている。また、配線１１５ａはフィルム１１１の裏面に形成された抵抗体１５の一端の端部に接続され、配線１１５ｂはフィルム１１１の裏面に形成された抵抗体１５の他端の端部に接続されている。

配線１１２ｂはタブ部１１６の端子１２２に接続され、配線１１３ａはタブ部１１６の端子１２３に接続され、配線１１３ｂはタブ部１１６の端子１２４に接続され、配線１１４ａはタブ部１１６の端子１２５に接続され、配線１１４ｂはタブ部１１６の端子１２６に接続され、配線１１５ａはタブ部１１６の端子１２７に接続されている。

配線１１２ａと配線１１４ａとはフィルム１１１を貫通するスルーホール１１７を介して接続され、配線１１２ｂと配線１１５ａとはフィルム１１１を貫通するスルーホール１１８を介して接続され、配線１１３ａと配線１１４ｂとはフィルム１１１を貫通するスルーホール１１９を介して接続され、配線１１３ｂと配線１１５ｂとはフィルム１１１を貫通するスルーホール１２０を介して接続されている。

図４（ａ）および図４（ｂ）を参照して分かるように、本実施形態の曲げセンサにおける配線パターンは、表面と裏面とで、同じパターンを１８０度回転させて貼り合わせたものとなっている。このためパターン作成も１つのパターンに対してだけ行えばよく、作成が容易であるという効果もある。

なお、図１の実施形態では片面側の端子数を４つにしていたが、本実施形態によれば、表面および裏面の端子を用いて信号処理部と接続することにより、片側の端子数を３つにすることができる。このように３つの端子の２箇所を信号処理部と接続して、両面より合計４箇所接続することにより端子接続のバランスを良くすることもできる。

なお、端子のレイアウトについては、設計の範疇であるため、図４と異なるレイアウトでもよい。

１０ 曲げセンサ
１１ フィルム
１２、１３、１４、１５ 抵抗体
１６ タブ部
１７、１８、１９、２０ スルーホール
２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８ 端子
３０ ブリッジ回路

Claims (3)

1. フィルムの表面に第１の抵抗体および第２の抵抗体を形成し、前記フィルムの裏面に第３の抵抗体および第４の抵抗体を形成し、前記フィルムを貫通する第１のスルーホールを介して前記第１の抵抗体の一端と前記第３の抵抗体の一端とを接続し、前記フィルムを貫通する第２のスルーホールを介して前記第１の抵抗体の他端と前記第４の抵抗体の一端とを接続し、前記フィルムを貫通する第３のスルーホールを介して前記第２の抵抗体の一端と前記第３の抵抗体の他端とを接続し、前記フィルムを貫通する第４のスルーホールを介して前記第２の抵抗体の他端と前記第４の抵抗体の他端とを接続してなり、
   前記第１の抵抗体、前記第２の抵抗体、前記第３の抵抗体および前記第４の抵抗体によってブリッジ回路を形成し、
   前記フィルムは、表面の配線パターンと裏面の配線パターンとが同一のものを１８０度回転させて貼り合わせたものである、
   ことを特徴とする曲げセンサ。
2. 前記第１の抵抗体と対向する位置に前記第３の抵抗体を設け、前記第２の抵抗体と対向する位置に前記第４の抵抗体を設けたことを特徴とする請求項１に記載の曲げセンサ。
3. 前記第１の抵抗体の一端と前記第３の抵抗体の一端との接続点、前記第１の抵抗体の他端と前記第４の抵抗体の一端との接続点、前記第２の抵抗体の一端と前記第３の抵抗体の他端との接続点、および前記第２の抵抗体の他端と前記第４の抵抗体の他端との接続点を、信号処理部と接続する４つの端子とすることを特徴とする請求項１または２に記載の曲げセンサ。