JP5633349B2

JP5633349B2 - Sensor device and sensor device array

Info

Publication number: JP5633349B2
Application number: JP2010272281A
Authority: JP
Inventors: 神谷　俊幸; 俊幸神谷
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2010-12-07
Filing date: 2010-12-07
Publication date: 2014-12-03
Anticipated expiration: 2030-12-07
Also published as: JP2012122790A

Description

本発明は、センサー装置及びセンサー装置アレイに関する。 The present invention relates to a sensor device and a sensor device array.

ロボットに求められる多種多様な機能を実現するために各種のセンサーが用いられている。ロボット用のセンサーの１つに触覚センサーがある。触覚センサーはセンサーがある物体をなでるときの滑り具合を検出するセンサーである。 Various sensors are used to realize various functions required for robots. One of the sensors for robots is a tactile sensor. The tactile sensor is a sensor that detects the degree of slipping when the sensor is stroking an object.

触覚センサーを用いたセンサー装置が非特許文献１に開示されている。触覚センサーは指紋に相当する凸部をもつ弾性体を備えている。該弾性体中にはポリフッ化ビニリデン（以下ＰＶＤＦと記載する）フィルムを用いたトランスデューサーの一対が埋め込まれている。一対のトランスデューサーの出力電圧の差分を検出することによって、触覚センサーは弾性材料の凸部に掛かるせん断方向の応力変化を捉える。触覚センサーを複数１方向に並べて配置し、センサー装置はすべり予兆信号を検出している。 Non-Patent Document 1 discloses a sensor device using a tactile sensor. The tactile sensor includes an elastic body having a convex portion corresponding to a fingerprint. A pair of transducers using a polyvinylidene fluoride (hereinafter referred to as PVDF) film is embedded in the elastic body. By detecting the difference between the output voltages of the pair of transducers, the tactile sensor captures a stress change in the shear direction applied to the convex portion of the elastic material. A plurality of tactile sensors are arranged side by side in one direction, and the sensor device detects a slip sign signal.

藤本他「PVDFフィルムを用いたヒトの指に学ぶ静摩擦覚を有するフィンガスキンの開発」日本ロボット学会誌Ｖｏｌ．２２Ｎｏ．６，ｐｐ．８０６−８１４，２００４Fujimoto et al. "Development of Fingaskin with a sense of static friction learned from human fingers using PVDF film" Journal of the Robotics Society of Japan, Vol. No. 22 6, pp. 806-814, 2004

しかし、非特許文献１のようなセンサー装置アレイでは、指紋に相当する弾性材料凸部の下部に２個ずつのトランスデューサー素子を精度良く埋め込む必要があり製造が難しい構造となっている。さらに、１方向のすべり予兆信号しか検出できないといった問題がある。特に触覚センサーとして平面状のセンサー装置アレイを構成しようとすると配線が非常に多くなる。従って、センサー装置アレイの製造が難しくなり、製造されたセンサー装置アレイの信頼性低下を招く。このために、製造し易い構造のセンサー装置が望まれていた。 However, the sensor device array as in Non-Patent Document 1 has a structure that is difficult to manufacture because it is necessary to embed two transducer elements with high accuracy under the elastic material projection corresponding to the fingerprint. Furthermore, there is a problem that only a unidirectional slip sign signal can be detected. In particular, if an attempt is made to construct a planar sensor device array as a tactile sensor, the wiring becomes very large. Therefore, it is difficult to manufacture the sensor device array, and the reliability of the manufactured sensor device array is reduced. For this reason, a sensor device having a structure that is easy to manufacture has been desired.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.

［適用例１］本適用例にかかるセンサー装置は、弾性部材と前記弾性部材の内部に配置されたセンサー部とを有し、前記センサー部は、圧電性を有するシート状基板を挟んで一対の配線層が設置された第１トランスデューサー素子と、前記シート状基板を挟んで一対の配線層が設置された第２トランスデューサー素子と、を有し、前記第１トランスデューサー素子における接平面と前記第２トランスデューサー素子における接平面とが交差するように前記第１トランスデューサー素子と前記第２トランスデューサー素子とが設置されていることを特徴とする。 Application Example 1 A sensor device according to this application example includes an elastic member and a sensor unit disposed inside the elastic member, and the sensor unit sandwiches a pair of piezoelectric sheet-like substrates. A first transducer element in which a wiring layer is installed, and a second transducer element in which a pair of wiring layers are installed across the sheet-like substrate, and a tangential plane in the first transducer element and the The first transducer element and the second transducer element are installed so that a tangential plane in the second transducer element intersects.

本適用例によれば、第１トランスデューサー素子は圧電性を有するシート状基板を一対の配線層が挟んだ構造となっている。弾性部材に力が加わってシート状基板が変形するとき、一対の配線層の間に電圧が生じる。従って、第１トランスデューサー素子に加わる力を検出することができる。第２トランスデューサー素子は第１トランスデューサー素子と同様の構造となっている。そして、弾性部材に力が加わってシート状基板が変形するとき、一対の配線層の間に電圧が生じる。従って、第２トランスデューサー素子に加わる力を検出することができる。 According to this application example, the first transducer element has a structure in which a sheet-like substrate having piezoelectricity is sandwiched between a pair of wiring layers. When a force is applied to the elastic member to deform the sheet-like substrate, a voltage is generated between the pair of wiring layers. Therefore, the force applied to the first transducer element can be detected. The second transducer element has the same structure as the first transducer element. When a force is applied to the elastic member to deform the sheet-like substrate, a voltage is generated between the pair of wiring layers. Therefore, the force applied to the second transducer element can be detected.

第１トランスデューサー素子における接平面と第２トランスデューサー素子における接平面とは交差している。第１トランスデューサー素子における接平面と交差する方向に加わる力は第１トランスデューサー素子が検出する。そして、第２トランスデューサー素子における接平面と交差する方向に加わる力は第２トランスデューサー素子が検出する。従って、センサー装置に加わる力は第１トランスデューサー素子と第２トランスデューサー素子とのいずれかによって検出することができる。 The tangent plane at the first transducer element and the tangent plane at the second transducer element intersect. The force applied in the direction intersecting the tangential plane in the first transducer element is detected by the first transducer element. The force applied in the direction intersecting the tangential plane in the second transducer element is detected by the second transducer element. Accordingly, the force applied to the sensor device can be detected by either the first transducer element or the second transducer element.

第１トランスデューサー素子と第２トランスデューサー素子とは同じシート状基板上に配置され、センサー部として一体となっている。従って、弾性部材内部へ第１トランスデューサー素子と第２トランスデューサー素子とを別々に配置するときに比べて、トランスデューサー素子の配置が容易になる。その結果、センサー装置は製造し易い構造にすることができる。 The first transducer element and the second transducer element are disposed on the same sheet-like substrate and are integrated as a sensor unit. Therefore, the arrangement of the transducer elements is facilitated as compared with the case where the first transducer element and the second transducer element are separately arranged inside the elastic member. As a result, the sensor device can be easily manufactured.

［適用例２］上記適用例に記載のセンサー装置において、前記第１トランスデューサー素子における接平面と前記第２トランスデューサー素子における接平面とのなす角度が垂直となるように前記第１トランスデューサー素子と前記第２トランスデューサー素子とが設置されていることを特徴とする。 Application Example 2 In the sensor device according to the application example described above, the first transducer element is configured such that an angle formed between a tangential plane in the first transducer element and a tangential plane in the second transducer element is vertical. And the second transducer element are provided.

本適用例によれば、第１トランスデューサー素子の接平面と第２トランスデューサー素子の接平面とのなす角度が垂直となっている。第１トランスデューサー素子と第２トランスデューサー素子とはそれぞれの素子の面と垂直の方向のせん断応力に対して高い感度をもっている。従って、第１トランスデューサー素子の面と垂直の方向のせん断応力と第２トランスデューサー素子の面と垂直の方向のせん断応力とを高感度に検出することができる。そして２つのトランスデューサー素子の面が垂直になっているので、直交する２方向の剪断力を感度良く検出できる。さらに、２方向の剪断力の情報から剪断力が作用する方向を検出することができる。 According to this application example, the angle formed by the tangential plane of the first transducer element and the tangential plane of the second transducer element is vertical. The first transducer element and the second transducer element have high sensitivity to shear stress in a direction perpendicular to the surface of each element. Accordingly, the shear stress in the direction perpendicular to the surface of the first transducer element and the shear stress in the direction perpendicular to the surface of the second transducer element can be detected with high sensitivity. Since the surfaces of the two transducer elements are vertical, shear forces in two orthogonal directions can be detected with high sensitivity. Furthermore, the direction in which the shear force acts can be detected from the information on the shear force in the two directions.

［適用例３］上記適用例に記載のセンサー装置において、前記シート状基板は切れ込みを有し、該切れ込みの隙間が広げられていて、前記シート状基板のうち、前記切れ込みによって分割される一方側に前記第１トランスデューサー素子を有し、他方側に前記第２トランスデューサー素子を有することを特徴とする。 Application Example 3 In the sensor device according to the application example described above, the sheet-like substrate has a notch, and a gap between the notches is widened, and one side of the sheet-like substrate is divided by the notch. Having the first transducer element on the other side and the second transducer element on the other side.

本適用例によれば、シート状基板に切れ込みが設置され、切れ込みの隙間が広げられている。これにより、シート状基板は切れ込みを挟むシート状基板の面の向きを異なる向きにすることができる。そして、切れ込みを挟んで第１トランスデューサー素子と第２トランスデューサー素子とが設置されている。従って、第１トランスデューサー素子の面と第２トランスデューサー素子の面とが異なる向きになるようにして第１トランスデューサー素子と第２トランスデューサー素子とを容易に設置することができる。 According to this application example, the cut is provided in the sheet-like substrate, and the gap of the cut is widened. Thereby, the sheet-like board | substrate can make the direction of the surface of the sheet-like board | substrate which inserts a notch into a different direction. And the 1st transducer element and the 2nd transducer element are installed across the notch. Accordingly, the first transducer element and the second transducer element can be easily installed such that the surface of the first transducer element and the surface of the second transducer element are in different directions.

［適用例４］本適用例にかかるセンサー装置は、弾性部材と前記弾性部材の内部に配置されたセンサー部とを有し、前記センサー部は、圧電性を有するシート状基板を挟んで一対の配線層が設置された第１トランスデューサー素子と、前記シート状基板を挟んで一対の配線層が設置された第２トランスデューサー素子と、を有し、前記第１トランスデューサー素子における接平面と前記第２トランスデューサー素子における接平面とが同じ向きを向くように前記第１トランスデューサー素子と前記第２トランスデューサー素子とが設置されていることを特徴とする。 Application Example 4 A sensor device according to this application example includes an elastic member and a sensor unit disposed inside the elastic member, and the sensor unit sandwiches a pair of piezoelectric sheet-like substrates. A first transducer element in which a wiring layer is installed, and a second transducer element in which a pair of wiring layers are installed across the sheet-like substrate, and a tangential plane in the first transducer element and the The first transducer element and the second transducer element are installed so that a tangential plane in the second transducer element faces the same direction.

本適用例によれば、第１トランスデューサー素子の接平面と第２トランスデューサー素子の接平面が同じ向きを向いている。そして、第１トランスデューサー素子の出力と第２トランスデューサー素子の出力との差分を算出する。該差分は、第１トランスデューサー素子及び第２トランスデューサー素子の接平面に平行な方向の応力に対する出力を相殺することができる。従って、第１トランスデューサー素子及び第２トランスデューサー素子の接平面に垂直な向きのせん断応力のみを抽出して検出することができる。 According to this application example, the tangent plane of the first transducer element and the tangent plane of the second transducer element are oriented in the same direction. Then, the difference between the output of the first transducer element and the output of the second transducer element is calculated. The difference can cancel the output for stress in a direction parallel to the tangential plane of the first transducer element and the second transducer element. Therefore, only the shear stress in the direction perpendicular to the tangent plane of the first transducer element and the second transducer element can be extracted and detected.

［適用例５］上記適用例に記載のセンサー装置において、前記シート状基板は切れ込みを有し、該切れ込みの隙間が広げられていて、前記シート状基板のうち、前記切れ込みによって分割される一方側に前記第１トランスデューサー素子を有し、他方側に前記第２トランスデューサー素子を有することを特徴とする。 Application Example 5 In the sensor device according to the application example described above, the sheet-like substrate has a notch, and a gap between the notches is widened, and one side of the sheet-like substrate is divided by the notch. Having the first transducer element on the other side and the second transducer element on the other side.

本適用例によれば、シート状基板に切れ込みが設置され、切れ込みの隙間が広げられている。そして、切れ込みを挟んで第１トランスデューサー素子と第２トランスデューサー素子とが設置されている。これにより、切れ込みを挟む場所の接平面が平行で且つ接平面と垂直の方向に離れて位置するようにシート状基板を配置することができる。従って、第１トランスデューサー素子の接平面と第２トランスデューサー素子の接平面とが同じ向きを向いて且つ接平面と垂直な方向の異なる場所に位置するように第１トランスデューサー素子と第２トランスデューサー素子とを容易に設置することができる。 According to this application example, the cut is provided in the sheet-like substrate, and the gap of the cut is widened. And the 1st transducer element and the 2nd transducer element are installed across the notch. As a result, the sheet-like substrate can be arranged so that the tangent plane of the place where the notch is sandwiched is parallel and located away in the direction perpendicular to the tangential plane. Therefore, the first transducer element and the second transformer are positioned so that the tangential plane of the first transducer element and the tangential plane of the second transducer element are located in different directions in the same direction and perpendicular to the tangential plane. A deducer element can be easily installed.

［適用例６］本適用例にかかるセンサー装置アレイは、上記適用例に記載のセンサー装置を有するセンサー装置アレイであって、前記センサー部が前記シート状基板に複数設置されたことを特徴とする。 Application Example 6 A sensor device array according to this application example is a sensor device array including the sensor device according to the application example, and a plurality of the sensor units are installed on the sheet-like substrate. .

本適用例によれば、センサー装置アレイにはセンサー部が複数設置されている。これにより、複数のセンサー部が各場所における剪断力を検出することができるので、剪断力の分布を知ることができる。そして、センサー部がシート状基板に複数設置されている。従って、シート状基板を弾性部材に配置することにより、複数のセンサー部をセンサー装置アレイに設置することができる。その結果、センサー部を１つずつ設置するときに比べて生産性良くセンサー装置アレイを製造することができる。 According to this application example, a plurality of sensor units are installed in the sensor device array. Thereby, since the several sensor part can detect the shear force in each place, distribution of shear force can be known. A plurality of sensor units are installed on the sheet-like substrate. Therefore, a plurality of sensor units can be installed in the sensor device array by arranging the sheet-like substrate on the elastic member. As a result, it is possible to manufacture the sensor device array with higher productivity than when the sensor units are installed one by one.

第１の実施形態にかかわるセンサー装置の構成を示す概略斜視図。The schematic perspective view which shows the structure of the sensor apparatus in connection with 1st Embodiment. （ａ）は、センサー部を展開した模式平面図、（ｂ）は、センサー部を展開した模式断面図。(A) is the model top view which expand | deployed the sensor part, (b) is the schematic cross section which expand | deployed the sensor part. センサー部の形状を示す概略斜視図。The schematic perspective view which shows the shape of a sensor part. 第２の実施形態にかかわるセンサー部の形状を示す概略斜視図。The schematic perspective view which shows the shape of the sensor part in connection with 2nd Embodiment. 第３の実施形態にかかわり、（ａ）は、センサー部の形状を示す概略斜視図、（ｂ）は、センサー部を展開した模式平面図。(A) is a schematic perspective view which shows the shape of a sensor part, (b) is a schematic top view which expand | deployed the sensor part in connection with 3rd Embodiment. 第４の実施形態にかかわるセンサー装置の構成を示す概略斜視図。The schematic perspective view which shows the structure of the sensor apparatus in connection with 4th Embodiment. センサー部の形状を示す概略斜視図。The schematic perspective view which shows the shape of a sensor part. 第５の実施形態にかかわり、（ａ）は、センサー部の形状を示す概略斜視図、（ｂ）は、センサー部を展開した模式平面図。In connection with the fifth embodiment, (a) is a schematic perspective view showing the shape of a sensor part, and (b) is a schematic plan view in which the sensor part is developed. 第６の実施形態にかかわるセンサー部の形状を示す概略斜視図。The schematic perspective view which shows the shape of the sensor part in connection with 6th Embodiment. センサーアレイ部を展開した模式平面図。The schematic plan view which expand | deployed the sensor array part.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。尚、以下の各図においては、各層や各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各層や各部材の尺度を実際とは異ならせしめている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the scale of each layer and each member is made different from the actual scale so that each layer and each member can be recognized.

（第１の実施形態）
本実施形態では、剪断力を検出する特徴的なセンサー装置の例について、図１〜図３に従って説明する。図１は、センサー装置の構成を示す概略斜視図である。図１に示すように、センサー装置１は弾性部材１１を備え、該弾性部材の内部にはセンサー部１２が設置されている。センサー部１２は長尺のシートを中央にて湾曲させて折り曲げた形状に形成されている。そして、センサー部１２の一端に第１トランスデューサー素子としてのトランスデューサー素子（Ａ）１３１が設置され、他端に第２トランスデューサー素子としてのトランスデューサー素子（Ｂ）１３２が設置されている。 (First embodiment)
In the present embodiment, an example of a characteristic sensor device that detects a shear force will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic perspective view showing the configuration of the sensor device. As shown in FIG. 1, the sensor device 1 includes an elastic member 11, and a sensor unit 12 is installed inside the elastic member. The sensor unit 12 is formed in a shape in which a long sheet is bent and bent at the center. A transducer element (A) 131 as a first transducer element is installed at one end of the sensor unit 12, and a transducer element (B) 132 as a second transducer element is installed at the other end.

弾性部材１１は弾性変形する材料であれば良く、例えば、シリコーンゴム、樹脂等の材料を用いることができる。弾性部材１１は対象物と接触し変形することによって、内部に配置されたセンサー部１２に対象物との接触状態の情報を伝達する役割を持つ。また、すべり予兆信号等の対象物との接触状態の情報検出能力を向上させるために、対象物と接触する面には、例えば、半球形等の凸部を設けると良い。 The elastic member 11 may be any material that can be elastically deformed. For example, a material such as silicone rubber or resin can be used. The elastic member 11 has a role of transmitting information on a contact state with the object to the sensor unit 12 disposed therein by contacting and deforming the object. Moreover, in order to improve the information detection capability of the state of contact with an object such as a slip sign signal, it is preferable to provide, for example, a hemispherical convex portion on the surface in contact with the object.

図２（ａ）は、センサー部を展開した模式平面図であり、図２（ｂ）は、センサー部を展開した模式断面図である。図２に示すように、センサー部１２は圧電性を有するシート状基板１２０を備えている。そして、シート状基板１２０の一端にトランスデューサー素子（Ａ）１３１が設置され、他端にトランスデューサー素子（Ｂ）１３２が設置されている。 FIG. 2A is a schematic plan view in which the sensor unit is developed, and FIG. 2B is a schematic cross-sectional view in which the sensor unit is developed. As shown in FIG. 2, the sensor unit 12 includes a sheet-like substrate 120 having piezoelectricity. The transducer element (A) 131 is installed at one end of the sheet-like substrate 120, and the transducer element (B) 132 is installed at the other end.

トランスデューサー素子（Ａ）１３１が位置する場所ではシート状基板１２０の表面１２０ａに配線層としての第１配線層１２１が形成され、シート状基板１２０の裏面１２０ｂに配線層としての第２配線層１２２が形成されている。つまり、第１配線層１２１と第２配線層１２２とは対向する場所に位置し、シート状基板１２０を挟んで設置されている。第１配線層１２１及び第２配線層１２２はトランスデューサー素子（Ａ）１３１の電極として機能し、シート状基板１２０が生じる電圧を出力する。従って、トランスデューサー素子（Ａ）１３１は圧電変換素子として機能する。 In the place where the transducer element (A) 131 is located, a first wiring layer 121 as a wiring layer is formed on the front surface 120a of the sheet-like substrate 120, and a second wiring layer 122 as a wiring layer is formed on the back surface 120b of the sheet-like substrate 120. Is formed. That is, the first wiring layer 121 and the second wiring layer 122 are located at opposite positions, and are disposed with the sheet-like substrate 120 interposed therebetween. The first wiring layer 121 and the second wiring layer 122 function as electrodes of the transducer element (A) 131 and output a voltage generated by the sheet-like substrate 120. Therefore, the transducer element (A) 131 functions as a piezoelectric conversion element.

同様に、トランスデューサー素子（Ｂ）１３２が位置する場所ではシート状基板１２０の表面１２０ａに第１配線層１２１が形成され、シート状基板１２０の裏面１２０ｂに第２配線層１２２が形成されている。第１配線層１２１及び第２配線層１２２はトランスデューサー素子（Ｂ）１３２の電極として機能し、シート状基板１２０が生じる電圧を出力する。従って、トランスデューサー素子（Ｂ）１３２は圧電変換素子として機能する。 Similarly, the first wiring layer 121 is formed on the front surface 120a of the sheet-like substrate 120 and the second wiring layer 122 is formed on the back surface 120b of the sheet-like substrate 120 at the place where the transducer element (B) 132 is located. . The first wiring layer 121 and the second wiring layer 122 function as electrodes of the transducer element (B) 132 and output a voltage generated by the sheet-like substrate 120. Therefore, the transducer element (B) 132 functions as a piezoelectric conversion element.

シート状基板１２０の材質は、例えばＰＶＤＦ（ＰｏｌｙＶｉｎｙｌｉｄｅＤｉＦｌｕｏｒｉｄｅ）等の強誘電性ポリマーや窒化アルミニウム（以下ＡｌＮと記載する）、酸化亜鉛（以下ＺｎＯと記載する）等の圧電性材料薄膜及びチタン酸ジルコン酸鉛（以下ＰＺＴと記載する）等の強誘電性材料薄膜等を用いることができる。第１配線層１２１及び第２配線層１２２は、導電性を有する薄膜であり、その薄膜の材質は、導電体の薄膜を形成できれば良く、特に限定されない。例えば、銅（以下Ｃｕと記載する）、アルミニウム（以下Ａｌと記載する）、銀（以下Ａｇと記載する）等の金属や合金、銀ペースト等の導電性樹脂材料等を用いることができる。 The material of the sheet-like substrate 120 is, for example, a ferroelectric polymer such as PVDF (Polyvinyl Difluoride), a piezoelectric material thin film such as aluminum nitride (hereinafter referred to as AlN), zinc oxide (hereinafter referred to as ZnO), and zircon titanate. A ferroelectric material thin film such as lead acid (hereinafter referred to as PZT) can be used. The first wiring layer 121 and the second wiring layer 122 are thin films having conductivity, and the material of the thin film is not particularly limited as long as a thin film of a conductor can be formed. For example, a metal such as copper (hereinafter referred to as Cu), aluminum (hereinafter referred to as Al), silver (hereinafter referred to as Ag), an alloy, a conductive resin material such as silver paste, or the like can be used.

センサー部１２のトランスデューサー素子領域以外には、第１配線層１２１及び第２配線層１２２をパターニングして電気回路配線や外部配線を接続する電極領域としてもよい。また電気信号検出やその処理を行うための電子回路素子や半導体集積回路等を実装してもよい。 In addition to the transducer element region of the sensor unit 12, the first wiring layer 121 and the second wiring layer 122 may be patterned to form electrode regions for connecting electric circuit wirings and external wirings. Further, an electronic circuit element or a semiconductor integrated circuit for detecting an electric signal or processing it may be mounted.

図３は、センサー部の形状を示す概略斜視図である。図３に示すように、トランスデューサー素子（Ａ）１３１の領域内に接点１５１をもつ接平面を第１仮想接平面１４１とする。同様に、トランスデューサー素子（Ｂ）１３２の領域内に接点１５２をもつ接平面を第２仮想接平面１４２とする。このとき、第１仮想接平面１４１と第２仮想接平面１４２とが交差するようにトランスデューサー素子（Ａ）１３１とトランスデューサー素子（Ｂ）１３２とが設置されている。 FIG. 3 is a schematic perspective view showing the shape of the sensor unit. As shown in FIG. 3, a tangent plane having a contact 151 in the area of the transducer element (A) 131 is defined as a first virtual tangent plane 141. Similarly, a tangential plane having a contact 152 in the area of the transducer element (B) 132 is defined as a second virtual tangent plane 142. At this time, the transducer element (A) 131 and the transducer element (B) 132 are installed so that the first virtual tangent plane 141 and the second virtual tangent plane 142 intersect each other.

トランスデューサー素子（Ａ）１３１は圧電性を有するシート状基板１２０を第１配線層１２１と第２配線層１２２とが挟んだ構造となっている。弾性部材１１に力が加わってトランスデューサー素子（Ａ）１３１のシート状基板１２０が変形するとき、第１配線層１２１と第２配線層１２２との間に電圧が生じる。従って、トランスデューサー素子（Ａ）１３１に加わる力を検出することができる。トランスデューサー素子（Ｂ）１３２はトランスデューサー素子（Ａ）１３１と同様の構造となっており、トランスデューサー素子（Ｂ）１３２に加わる力を検出することができる。 The transducer element (A) 131 has a structure in which a first wiring layer 121 and a second wiring layer 122 are sandwiched between a piezoelectric sheet-like substrate 120. When a force is applied to the elastic member 11 and the sheet-like substrate 120 of the transducer element (A) 131 is deformed, a voltage is generated between the first wiring layer 121 and the second wiring layer 122. Therefore, the force applied to the transducer element (A) 131 can be detected. The transducer element (B) 132 has the same structure as that of the transducer element (A) 131 and can detect a force applied to the transducer element (B) 132.

そして、第１仮想接平面１４１と第２仮想接平面１４２とは交差している。第１仮想接平面１４１と交差する方向に加わる力はトランスデューサー素子（Ａ）１３１が検出する。そして、第２仮想接平面１４２と交差する方向に加わる力はトランスデューサー素子（Ｂ）１３２が検出する。従って、センサー装置に加わる力はトランスデューサー素子（Ａ）１３１とトランスデューサー素子（Ｂ）１３２とのいずれかによって検出する。 The first virtual tangent plane 141 and the second virtual tangent plane 142 intersect each other. The force applied in the direction intersecting the first virtual tangent plane 141 is detected by the transducer element (A) 131. The transducer element (B) 132 detects the force applied in the direction intersecting the second virtual tangent plane 142. Therefore, the force applied to the sensor device is detected by either the transducer element (A) 131 or the transducer element (B) 132.

上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、トランスデューサー素子（Ａ）１３１とトランスデューサー素子（Ｂ）１３２とがシート状基板１２０上に設置され、センサー部１２として一体となっている。従って、弾性部材１１の内部へトランスデューサー素子（Ａ）１３１とトランスデューサー素子（Ｂ）１３２とを別々に配置するときに比べて、トランスデューサー素子の配置が容易になる。その結果、センサー装置は製造し易い構造にすることができる。 As described above, this embodiment has the following effects.
(1) According to the present embodiment, the transducer element (A) 131 and the transducer element (B) 132 are installed on the sheet-like substrate 120 and integrated as the sensor unit 12. Therefore, the arrangement of the transducer elements is facilitated as compared with the case where the transducer elements (A) 131 and the transducer elements (B) 132 are separately arranged inside the elastic member 11. As a result, the sensor device can be easily manufactured.

（２）本実施形態によれば、トランスデューサー素子（Ａ）１３１に接する第１仮想接平面１４１とトランスデューサー素子（Ｂ）１３２に接する第２仮想接平面１４２は交差している。トランスデューサー素子（Ａ）１３１とトランスデューサー素子（Ｂ）１３２とがそれぞれ交差する方向のせん断応力に対して感度をもっている。これにより、トランスデューサー素子（Ａ）１３１とトランスデューサー素子（Ｂ）１３２とを通る平面上のせん断応力を検出することができる。 (2) According to this embodiment, the first virtual tangent plane 141 in contact with the transducer element (A) 131 and the second virtual tangent plane 142 in contact with the transducer element (B) 132 intersect. The transducer element (A) 131 and the transducer element (B) 132 are sensitive to shear stress in the direction in which they intersect. Thereby, the shear stress on the plane passing through the transducer element (A) 131 and the transducer element (B) 132 can be detected.

（第２の実施形態）
次に、センサー装置の一実施形態について図４のセンサー部の形状を示す概略斜視図を用いて説明する。本実施形態が第１の実施形態と異なるところは、第１仮想接平面１４１と第２仮想接平面１４２とのなす角度が垂直となっている点にある。尚、第１の実施形態と同じ点については説明を省略する。 (Second Embodiment)
Next, an embodiment of the sensor device will be described with reference to a schematic perspective view showing the shape of the sensor unit in FIG. This embodiment is different from the first embodiment in that the angle formed by the first virtual tangent plane 141 and the second virtual tangent plane 142 is vertical. Note that description of the same points as in the first embodiment is omitted.

図４に示すように、センサー装置３はセンサー部１３を備え、センサー部１３はトランスデューサー素子（Ａ）１３１とトランスデューサー素子（Ｂ）１３２とを備えている。トランスデューサー素子（Ａ）１３１と接する接平面を第１仮想接平面１４１とする。そして、トランスデューサー素子（Ｂ）１３２と接する接平面を第２仮想接平面１４２とする。このとき、第１仮想接平面１４１と第２仮想接平面１４２とが垂直になるようにトランスデューサー素子（Ａ）１３１及びトランスデューサー素子（Ｂ）１３２が配置されている。 As shown in FIG. 4, the sensor device 3 includes a sensor unit 13, and the sensor unit 13 includes a transducer element (A) 131 and a transducer element (B) 132. A tangential plane in contact with the transducer element (A) 131 is defined as a first virtual tangential plane 141. A tangential plane in contact with the transducer element (B) 132 is defined as a second virtual tangential plane 142. At this time, the transducer element (A) 131 and the transducer element (B) 132 are arranged so that the first virtual tangent plane 141 and the second virtual tangent plane 142 are perpendicular to each other.

上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、第１仮想接平面１４１と第２仮想接平面１４２のなす角度が垂直となっている。トランスデューサー素子（Ａ）１３１とトランスデューサー素子（Ｂ）１３２とはそれぞれの素子の面と垂直の方向のせん断応力に対して高い感度をもっている。従って、トランスデューサー素子（Ａ）１３１の面と垂直の方向のせん断応力とトランスデューサー素子（Ｂ）１３２の面と垂直の方向のせん断応力とを高感度に検出することができる。そして２つのトランスデューサー素子の面が垂直になっているので、直交する２方向の剪断力を感度良く検出できる。さらに、２方向の剪断力の情報から剪断力が作用する方向を検出することができる。 As described above, this embodiment has the following effects.
(1) According to the present embodiment, the angle formed by the first virtual tangent plane 141 and the second virtual tangent plane 142 is vertical. The transducer element (A) 131 and the transducer element (B) 132 have high sensitivity to shear stress in a direction perpendicular to the surface of each element. Therefore, the shear stress in the direction perpendicular to the surface of the transducer element (A) 131 and the shear stress in the direction perpendicular to the surface of the transducer element (B) 132 can be detected with high sensitivity. Since the surfaces of the two transducer elements are vertical, shear forces in two orthogonal directions can be detected with high sensitivity. Furthermore, the direction in which the shear force acts can be detected from the information on the shear force in the two directions.

（第３の実施形態）
次に、センサー装置の一実施形態について図５（ａ）のセンサー部の形状を示す概略斜視図と図５（ｂ）のセンサー部を展開した模式平面図を用いて説明する。本実施形態が第１の実施形態と異なるところは、センサー部の形状が異なっている点にある。尚、第１の実施形態と同じ点については説明を省略する。 (Third embodiment)
Next, an embodiment of the sensor device will be described with reference to a schematic perspective view illustrating the shape of the sensor unit in FIG. 5A and a schematic plan view in which the sensor unit in FIG. 5B is developed. This embodiment is different from the first embodiment in that the shape of the sensor unit is different. Note that description of the same points as in the first embodiment is omitted.

図５（ａ）に示すように、センサー装置４はセンサー部１４を備え、センサー部１４は１方向に長いシート状基板１２５を備えている。シート状基板１２５には長手方向に延在する切れ込み１２９が形成され、切れ込み１２９の隙間が広げられている。これにより、シート状基板１２５は輪状となっている。シート状基板１２５のうち切れ込み１２９によって分割される一方側にトランスデューサー素子（Ａ）１３１が設置され、他方側にトランスデューサー素子（Ｂ）１３２が設置されている。そして、トランスデューサー素子（Ａ）１３１の接平面とトランスデューサー素子（Ｂ）１３２の接平面とが交差するようにトランスデューサー素子（Ａ）１３１とトランスデューサー素子（Ｂ）１３２とが配置されている。 As shown in FIG. 5A, the sensor device 4 includes a sensor unit 14, and the sensor unit 14 includes a sheet-like substrate 125 that is long in one direction. A cut 129 extending in the longitudinal direction is formed in the sheet-like substrate 125, and a gap between the cuts 129 is widened. Thereby, the sheet-like substrate 125 has a ring shape. The transducer element (A) 131 is installed on one side of the sheet-like substrate 125 divided by the notch 129, and the transducer element (B) 132 is installed on the other side. The transducer element (A) 131 and the transducer element (B) 132 are arranged so that the tangent plane of the transducer element (A) 131 and the tangent plane of the transducer element (B) 132 intersect. .

図５（ｂ）に示すように、シート状基板１２５の長手方向の両端でシート状基板１２５の中央を向く方向を第１方向１２５ａと第２方向１２５ｂとする。そして、第１方向１２５ａと第２方向１２５ｂとに力を加えてシート状基板１２５を変形させる。これにより、シート状基板１２５が屈曲して切れ込み１２９の隙間が広がるため、センサー部１４の立体的な形状を容易に形成することができる。 As shown in FIG. 5B, the first direction 125a and the second direction 125b are directions in which both ends in the longitudinal direction of the sheet substrate 125 face the center of the sheet substrate 125. Then, a force is applied in the first direction 125a and the second direction 125b to deform the sheet-like substrate 125. Thereby, since the sheet-like substrate 125 is bent and the gap of the cut 129 is widened, the three-dimensional shape of the sensor unit 14 can be easily formed.

上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、シート状基板１２５に切れ込み１２９をいれて、シート状基板１２５を長手方向に縮めるだけでセンサー部１４の形状を形成している。従って、生産性良くセンサー部１４を製造できる。 As described above, this embodiment has the following effects.
(1) According to the present embodiment, the shape of the sensor unit 14 is formed simply by making a cut 129 in the sheet-like substrate 125 and shrinking the sheet-like substrate 125 in the longitudinal direction. Therefore, the sensor unit 14 can be manufactured with high productivity.

（２）本実施形態によれば、切れ込み１２９を挟んでトランスデューサー素子（Ａ）１３１とトランスデューサー素子（Ｂ）１３２とが設置されている。従って、トランスデューサー素子（Ａ）１３１の面とトランスデューサー素子（Ｂ）１３２の面とが異なる向きになるようにトランスデューサー素子（Ａ）１３１とトランスデューサー素子（Ｂ）１３２とを容易に設置することができる。 (2) According to this embodiment, the transducer element (A) 131 and the transducer element (B) 132 are installed with the notch 129 interposed therebetween. Therefore, the transducer element (A) 131 and the transducer element (B) 132 are easily installed so that the surface of the transducer element (A) 131 and the surface of the transducer element (B) 132 are in different directions. be able to.

（第４の実施形態）
次に、センサー装置の一実施形態について図６のセンサー装置の構成を示す概略斜視図と図７のセンサー部の形状を示す概略斜視図を用いて説明する。本実施形態が第１の実施形態と異なるところは、一対のトランスデューサー素子がなす角度が異なっている点にある。尚、第１の実施形態と同じ点については説明を省略する。 (Fourth embodiment)
Next, an embodiment of the sensor device will be described with reference to a schematic perspective view showing the configuration of the sensor device in FIG. 6 and a schematic perspective view showing the shape of the sensor unit in FIG. This embodiment is different from the first embodiment in that the angle formed by the pair of transducer elements is different. Note that description of the same points as in the first embodiment is omitted.

センサー装置２は弾性部材１１を備え、弾性部材１１の内部にはセンサー部１５が設置されている。センサー部１５は長尺のシートを中央にて湾曲するように折り曲げてＵ字形状に形成されている。センサー部１５の形状はＵ字に限定されるものではなく、例えばコの字形状にシートを折り曲げても良い。そして、センサー部１５の一端にトランスデューサー素子（Ａ）１３１が設置され、他端に第２トランスデューサー素子としてのトランスデューサー素子（Ｃ）１３３が設置されている。 The sensor device 2 includes an elastic member 11, and a sensor unit 15 is installed inside the elastic member 11. The sensor unit 15 is formed in a U shape by bending a long sheet so as to be bent at the center. The shape of the sensor unit 15 is not limited to the U-shape, and the sheet may be folded into a U-shape, for example. A transducer element (A) 131 is installed at one end of the sensor unit 15, and a transducer element (C) 133 as a second transducer element is installed at the other end.

図７に示すように、センサー部１５は圧電性を有するシート状基板１２０を備えている。そして、シート状基板１２０の一端にトランスデューサー素子（Ａ）１３１が設置され、他端にトランスデューサー素子（Ｃ）１３３が設置されている。 As shown in FIG. 7, the sensor unit 15 includes a sheet-like substrate 120 having piezoelectricity. The transducer element (A) 131 is installed at one end of the sheet-like substrate 120, and the transducer element (C) 133 is installed at the other end.

トランスデューサー素子（Ｃ）１３３が位置する場所ではシート状基板１２０の表面１２０ａに第１配線層１２１が形成され、シート状基板１２０の裏面１２０ｂに第２配線層１２２が形成されている。つまり、第１配線層１２１と第２配線層１２２とは対向する場所に位置し、シート状基板１２０を挟んで設置されている。第１配線層１２１及び第２配線層１２２はトランスデューサー素子（Ｃ）１３３の電極として機能し、シート状基板１２０が生じる電圧を出力する。従って、トランスデューサー素子（Ｃ）１３３はトランスデューサー素子（Ａ）１３１と同様に圧電変換素子として機能する。 In the place where the transducer element (C) 133 is located, the first wiring layer 121 is formed on the front surface 120 a of the sheet-like substrate 120, and the second wiring layer 122 is formed on the back surface 120 b of the sheet-like substrate 120. That is, the first wiring layer 121 and the second wiring layer 122 are located at opposite positions, and are disposed with the sheet-like substrate 120 interposed therebetween. The first wiring layer 121 and the second wiring layer 122 function as electrodes of the transducer element (C) 133 and output a voltage generated by the sheet-like substrate 120. Accordingly, the transducer element (C) 133 functions as a piezoelectric conversion element in the same manner as the transducer element (A) 131.

トランスデューサー素子（Ａ）１３１の領域内に接点１５１をもつ接平面を第１仮想接平面１４１とする。同様に、トランスデューサー素子（Ｃ）１３３の領域内に接点１５３をもつ接平面を第３仮想接平面１４３とする。このとき、第１仮想接平面１４１と第３仮想接平面１４３とが平行となるようにトランスデューサー素子（Ａ）１３１とトランスデューサー素子（Ｃ）１３３とが設置されている。 A tangent plane having the contact 151 in the area of the transducer element (A) 131 is defined as a first virtual tangent plane 141. Similarly, a tangent plane having the contact 153 in the area of the transducer element (C) 133 is defined as a third virtual tangent plane 143. At this time, the transducer element (A) 131 and the transducer element (C) 133 are installed so that the first virtual tangent plane 141 and the third virtual tangent plane 143 are parallel to each other.

上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、第１仮想接平面１４１と第３仮想接平面１４３とが平行となっている。そして、トランスデューサー素子（Ａ）１３１の出力電圧とトランスデューサー素子（Ｃ）１３３の出力電圧との差分を算出する。該差分は、第１仮想接平面１４１及び第３仮想接平面１４３に平行な方向の応力に対する出力電圧を相殺することができる。第１仮想接平面１４１に対して垂直な方向を第３方向１４１ａとする。従って、第１仮想接平面１４１及び第３仮想接平面１４３に垂直な方向である第３方向１４１ａのせん断応力のみを抽出して検出することができる。 As described above, this embodiment has the following effects.
(1) According to this embodiment, the first virtual tangent plane 141 and the third virtual tangent plane 143 are parallel. Then, the difference between the output voltage of the transducer element (A) 131 and the output voltage of the transducer element (C) 133 is calculated. The difference can cancel the output voltage with respect to the stress in the direction parallel to the first virtual tangent plane 141 and the third virtual tangent plane 143. A direction perpendicular to the first virtual tangent plane 141 is defined as a third direction 141a. Therefore, it is possible to extract and detect only the shear stress in the third direction 141a, which is the direction perpendicular to the first virtual tangent plane 141 and the third virtual tangent plane 143.

（第５の実施形態）
次に、センサー装置の一実施形態について図８（ａ）のセンサー部の形状を示す概略斜視図と図８（ｂ）のセンサー部を展開した模式平面図を用いて説明する。本実施形態が第４の実施形態と異なるところは、センサー部の形状が異なっている点にある。尚、第４の実施形態と同じ点については説明を省略する。 (Fifth embodiment)
Next, an embodiment of the sensor device will be described with reference to a schematic perspective view illustrating the shape of the sensor unit in FIG. 8A and a schematic plan view in which the sensor unit in FIG. 8B is developed. This embodiment is different from the fourth embodiment in that the shape of the sensor unit is different. The description of the same points as in the fourth embodiment will be omitted.

図８（ａ）に示すように、センサー装置５はセンサー部１６を備え、センサー部１６は１方向に長いシート状基板１２５を備えている。シート状基板１２５には長手方向に延在する切れ込み１２９が形成され、切れ込み１２９の隙間が広げられている。これにより、シート状基板１２５は輪状となっている。シート状基板１２５のうち切れ込み１２９によって分割される一方側にトランスデューサー素子（Ａ）１３１が設置され、他方側にトランスデューサー素子（Ｃ）１３３が配置されている。そして、トランスデューサー素子（Ａ）１３１の接平面とトランスデューサー素子（Ｃ）１３３の接平面とが同じ向きを向くようにトランスデューサー素子（Ａ）１３１とトランスデューサー素子（Ｃ）１３３とが配置されている。 As shown in FIG. 8A, the sensor device 5 includes a sensor unit 16, and the sensor unit 16 includes a sheet-like substrate 125 that is long in one direction. A cut 129 extending in the longitudinal direction is formed in the sheet-like substrate 125, and a gap between the cuts 129 is widened. Thereby, the sheet-like substrate 125 has a ring shape. The transducer element (A) 131 is disposed on one side of the sheet-like substrate 125 divided by the notch 129, and the transducer element (C) 133 is disposed on the other side. The transducer element (A) 131 and the transducer element (C) 133 are arranged so that the tangent plane of the transducer element (A) 131 and the tangent plane of the transducer element (C) 133 are oriented in the same direction. ing.

図８（ｂ）に示すように、第１方向１２５ａと第２方向１２５ｂとに力を加えてシート状基板１２５を変形させる。これにより、シート状基板１２５が屈曲して切れ込み１２９の隙間が広がるため、センサー部１６の立体的な形状が容易に形成できる。 As shown in FIG. 8B, the sheet-like substrate 125 is deformed by applying a force in the first direction 125a and the second direction 125b. Thereby, since the sheet-like substrate 125 is bent and the gap of the cut 129 is widened, the three-dimensional shape of the sensor unit 16 can be easily formed.

上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、シート状基板１２５に切れ込み１２９を形成してシート状基板１２５を長手方向に縮めるだけでセンサー部１６の形状ができる。従って、生産性良くセンサー部１６を製造できる。 As described above, this embodiment has the following effects.
(1) According to the present embodiment, the sensor unit 16 can be shaped simply by forming the cut 129 in the sheet-like substrate 125 and shrinking the sheet-like substrate 125 in the longitudinal direction. Therefore, the sensor unit 16 can be manufactured with high productivity.

（２）本実施形態によれば、切れ込み１２９を挟んでトランスデューサー素子（Ａ）１３１とトランスデューサー素子（Ｃ）１３３とが設置されている。従って、トランスデューサー素子（Ａ）１３１の面とトランスデューサー素子（Ｃ）１３３の面とが同じ向きになるようにトランスデューサー素子（Ａ）１３１とトランスデューサー素子（Ｃ）１３３とを容易に設置することができる。 (2) According to the present embodiment, the transducer element (A) 131 and the transducer element (C) 133 are installed with the notch 129 interposed therebetween. Therefore, the transducer element (A) 131 and the transducer element (C) 133 are easily installed so that the surface of the transducer element (A) 131 and the surface of the transducer element (C) 133 are in the same direction. be able to.

（第６の実施形態）
次に、センサー装置の一実施形態について図９のセンサー部の形状を示す概略斜視図と図１０のセンサーアレイ部を展開した模式平面図を用いて説明する。本実施形態が第３の実施形態及び第５の実施形態と異なるところは、センサー部が複数設置されている点にある。尚、第３の実施形態及び第５の実施形態と同じ点については説明を省略する。 (Sixth embodiment)
Next, an embodiment of the sensor device will be described with reference to a schematic perspective view illustrating the shape of the sensor unit in FIG. 9 and a schematic plan view in which the sensor array unit in FIG. 10 is developed. This embodiment is different from the third embodiment and the fifth embodiment in that a plurality of sensor units are installed. In addition, description is abbreviate | omitted about the same point as 3rd Embodiment and 5th Embodiment.

図９に示すように、センサー装置アレイ９は弾性部材１７を備え、弾性部材１７の内部にセンサーアレイ部９２が設置されている。センサーアレイ部９２は圧電性を有するシート状基板１２６を備えている。シート状基板１２６は第３の実施形態におけるシート状基板１２５と同じ材質を採用している。 As shown in FIG. 9, the sensor device array 9 includes an elastic member 17, and a sensor array unit 92 is installed inside the elastic member 17. The sensor array unit 92 includes a sheet-like substrate 126 having piezoelectricity. The sheet-like substrate 126 is made of the same material as that of the sheet-like substrate 125 in the third embodiment.

シート状基板１２６には切れ込み１２９が格子状に配置され、切れ込み１２９の隙間が広げられている。これにより、シート状基板１２６の切れ込み１２９は方形が変形した形状となっている。そして、シート状基板１２６のうち切れ込み１２９の周囲には、トランスデューサー素子（Ａ）１３１〜トランスデューサー素子（Ｄ）１３４が配置されている。トランスデューサー素子（Ｄ）１３４はトランスデューサー素子（Ａ）１３１〜トランスデューサー素子（Ｃ）１３３と同じ構造を有している。つまり、シート状基板１２６を第１配線層１２１と第２配線層１２２とが挟むように配置されている。従って、トランスデューサー素子（Ｄ）１３４はトランスデューサー素子（Ａ）１３１〜トランスデューサー素子（Ｃ）１３３と同様に圧電変換素子として機能する。 In the sheet-like substrate 126, cuts 129 are arranged in a lattice pattern, and a gap between the cuts 129 is widened. Thereby, the notch 129 of the sheet-like substrate 126 has a shape in which a square is deformed. The transducer element (A) 131 to the transducer element (D) 134 are arranged around the notch 129 in the sheet-like substrate 126. The transducer element (D) 134 has the same structure as the transducer element (A) 131 to the transducer element (C) 133. That is, the sheet-like substrate 126 is arranged so that the first wiring layer 121 and the second wiring layer 122 are sandwiched. Accordingly, the transducer element (D) 134 functions as a piezoelectric conversion element in the same manner as the transducer element (A) 131 to the transducer element (C) 133.

尚、説明を分かりやすくするためにセンサー装置アレイ９の切れ込み１２９やトランスデューサー素子（Ａ）１３１〜トランスデューサー素子（Ｄ）１３４の数を各４個としている。センサー装置アレイ９の切れ込み１２９やトランスデューサー素子（Ａ）１３１〜トランスデューサー素子（Ｄ）１３４の数は２つ以上有れば良く、特に限定されない。 In order to make the explanation easy to understand, the number of notches 129 and transducer elements (A) 131 to transducer elements (D) 134 in the sensor device array 9 is four. The number of the slits 129 of the sensor device array 9 and the number of transducer elements (A) 131 to transducer elements (D) 134 may be two or more, and is not particularly limited.

トランスデューサー素子（Ａ）１３１とトランスデューサー素子（Ｂ）１３２とは隣り合う場所に位置する。そして、トランスデューサー素子（Ａ）１３１とトランスデューサー素子（Ｂ）１３２とで第３の実施形態におけるセンサー部１４を形成している。同様に、トランスデューサー素子（Ｃ）１３３とトランスデューサー素子（Ｄ）１３４とが隣り合う場所に位置する。そして、トランスデューサー素子（Ｃ）１３３とトランスデューサー素子（Ｄ）１３４とで第３の実施形態におけるセンサー部１４を形成している。 The transducer element (A) 131 and the transducer element (B) 132 are located adjacent to each other. The transducer element (A) 131 and the transducer element (B) 132 form the sensor unit 14 in the third embodiment. Similarly, the transducer element (C) 133 and the transducer element (D) 134 are located adjacent to each other. The transducer element (C) 133 and the transducer element (D) 134 form the sensor unit 14 in the third embodiment.

トランスデューサー素子（Ａ）１３１とトランスデューサー素子（Ｃ）１３３とが対向する場所に位置する。そして、トランスデューサー素子（Ａ）１３１とトランスデューサー素子（Ｃ）１３３とで第５の実施形態におけるセンサー部１６を形成している。同様に、トランスデューサー素子（Ｂ）１３２とトランスデューサー素子（Ｄ）１３４とが対向する場所に位置する。そして、トランスデューサー素子（Ｂ）１３２とトランスデューサー素子（Ｄ）１３４とで第５の実施形態におけるセンサー部１６を形成している。 The transducer element (A) 131 and the transducer element (C) 133 are located at opposite positions. The transducer element (A) 131 and the transducer element (C) 133 form the sensor unit 16 in the fifth embodiment. Similarly, the transducer element (B) 132 and the transducer element (D) 134 are located at opposite positions. The transducer element (B) 132 and the transducer element (D) 134 form the sensor unit 16 in the fifth embodiment.

トランスデューサー素子（Ａ）１３１とトランスデューサー素子（Ｄ）１３４とが隣り合う場所に位置する。そして、トランスデューサー素子（Ａ）１３１とトランスデューサー素子（Ｄ）１３４とで第１の実施形態におけるセンサー部１２を形成している。同様に、トランスデューサー素子（Ｂ）１３２とトランスデューサー素子（Ｃ）１３３とが隣り合う場所に位置する。そして、トランスデューサー素子（Ｂ）１３２とトランスデューサー素子（Ｃ）１３３とで第１の実施形態におけるセンサー部１２を形成している。 The transducer element (A) 131 and the transducer element (D) 134 are located adjacent to each other. The transducer element (A) 131 and the transducer element (D) 134 form the sensor unit 12 in the first embodiment. Similarly, the transducer element (B) 132 and the transducer element (C) 133 are located adjacent to each other. The transducer element (B) 132 and the transducer element (C) 133 form the sensor unit 12 in the first embodiment.

第３の実施形態におけるセンサー部１４と弾性部材１７とによりセンサー装置４に相当するセンサー装置となる。第５の実施形態におけるセンサー部１６と弾性部材１７とによりセンサー装置５に相当するセンサー装置となる。第１の実施形態におけるセンサー部１２と弾性部材１７とによりセンサー装置１に相当するセンサー装置となる。従って、センサー装置アレイ９はセンサー装置１，４，５が複数格子状に配列した形態になっている。 The sensor unit 14 and the elastic member 17 in the third embodiment constitute a sensor device corresponding to the sensor device 4. The sensor unit 16 and the elastic member 17 in the fifth embodiment constitute a sensor device corresponding to the sensor device 5. The sensor unit 12 and the elastic member 17 in the first embodiment constitute a sensor device corresponding to the sensor device 1. Therefore, the sensor device array 9 has a configuration in which a plurality of sensor devices 1, 4 and 5 are arranged in a grid pattern.

シート状基板１２６上にはトランスデューサー素子（Ａ）１３１〜トランスデューサー素子（Ｄ）１３４の各素子から図示しない配線が接続されている。そして、センサー装置アレイ９を駆動する図示しない駆動装置とトランスデューサー素子（Ａ）１３１〜トランスデューサー素子（Ｄ）１３４の各素子とが配線により接続されている。 Wiring (not shown) is connected to each of the transducer element (A) 131 to the transducer element (D) 134 on the sheet-like substrate 126. A driving device (not shown) for driving the sensor device array 9 and each element of the transducer element (A) 131 to the transducer element (D) 134 are connected by wiring.

センサー装置アレイ９に力が作用するとき、力の分布に対応して各トランスデューサー素子が出力する。そして、トランスデューサー素子の出力を分析することにより、センサー装置アレイ９に加わった力の分布を検出することができる。 When a force acts on the sensor device array 9, each transducer element outputs in accordance with the force distribution. Then, by analyzing the output of the transducer element, the distribution of the force applied to the sensor device array 9 can be detected.

次に、センサーアレイ部９２の製造方法について説明する。
図１０に示すように、シート状基板１２６に第１配線層１２１及び第２配線層１２２を形成する。第１配線層１２１及び第２配線層１２２はトランスデューサー素子（Ａ）１３１〜トランスデューサー素子（Ｄ）１３４の各場所でシート状基板１２６を挟むように対向する場所に形成する。トランスデューサー素子（Ａ）１３１〜トランスデューサー素子（Ｄ）１３４を反時計回りでこの順に配置し、４つのトランスデューサー素子を１組のセンサー部１８とする。 Next, a method for manufacturing the sensor array unit 92 will be described.
As shown in FIG. 10, the first wiring layer 121 and the second wiring layer 122 are formed on the sheet-like substrate 126. The first wiring layer 121 and the second wiring layer 122 are formed at opposite positions so as to sandwich the sheet-like substrate 126 at each position of the transducer element (A) 131 to the transducer element (D) 134. The transducer element (A) 131 to the transducer element (D) 134 are arranged in this order counterclockwise, and the four transducer elements constitute a set of sensor units 18.

そして、センサー部１８を格子状に配置する。図中の４つのセンサー部１８を図中左上から時計回りに第１センサー部１８ａ〜第４センサー部１８ｄとする。配線層は配線層の材料を用いて膜を形成した後でパターニングする。この工程は公知の膜形成技術、フォトリソ技術、エッチング技術を用いて配線層を形成することができるので詳細な説明を省略する。 And the sensor part 18 is arrange | positioned at a grid | lattice form. The four sensor parts 18 in the figure are defined as a first sensor part 18a to a fourth sensor part 18d in the clockwise direction from the upper left in the figure. The wiring layer is patterned after forming a film using the material of the wiring layer. In this step, since a wiring layer can be formed using a known film forming technique, photolithography technique, and etching technique, detailed description thereof is omitted.

次に、シート状基板１２６に直線状の切れ込み１２９と外形形状を形成する。切れ込み１２９はトランスデューサー素子（Ｃ）１３３とトランスデューサー素子（Ｄ）１３４との間からトランスデューサー素子（Ａ）１３１とトランスデューサー素子（Ｂ）１３２との間にかけて形成する。これにより、切れ込み１２９によって分割される一方側にはトランスデューサー素子（Ａ）１３１とトランスデューサー素子（Ｄ）１３４が配置され、他方側にはトランスデューサー素子（Ｂ）１３２とトランスデューサー素子（Ｃ）１３３とが配置される。 Next, a linear cut 129 and an outer shape are formed in the sheet-like substrate 126. The notch 129 is formed from between the transducer element (C) 133 and the transducer element (D) 134 to between the transducer element (A) 131 and the transducer element (B) 132. Thereby, the transducer element (A) 131 and the transducer element (D) 134 are arranged on one side divided by the notch 129, and the transducer element (B) 132 and the transducer element (C) are arranged on the other side. 133 are arranged.

切れ込み１２９は格子状に形成され、同一方向に真直ぐ延在するように形成される。外形形状は矩形に凸状の第１取手部２１〜第４取手部２４の４箇所の取手部を配置した形状に形成される。取手部は切れ込み１２９が延在する方向と垂直な方向の辺に配置される。そして、第１取手部２１と第２取手部２２とが２つの切れ込み１２９を挟むように配置され、第３取手部２３と第４取手部２４とが２つの切れ込み１２９を挟むように配置される。切れ込み１２９と外形は、刃具、レーザー等を用いて形成することができる。 The cuts 129 are formed in a lattice shape so as to extend straight in the same direction. The outer shape is formed in a shape in which four handle portions of the first handle portion 21 to the fourth handle portion 24 that are convex in a rectangular shape are arranged. A handle part is arrange | positioned at the edge | side of the direction perpendicular | vertical to the direction where the notch 129 extends. The first handle portion 21 and the second handle portion 22 are arranged so as to sandwich the two cuts 129, and the third handle portion 23 and the fourth handle portion 24 are arranged so as to sandwich the two cuts 129. . The cut 129 and the outer shape can be formed using a blade, a laser, or the like.

そして、第１取手部２１と第２取手部２２とを引っ張って第１取手部２１と第２取手部２２との距離を離す。同様に、第３取手部２３と第４取手部２４とを引っ張って第３取手部２３と第４取手部２４との距離を離す。これにより、シート状基板１２６が屈曲して変形し、センサーアレイ部９２の形状が形成される。この状態を保持したまま、弾性部材１７を形成する。このとき、弾性部材１７を形成する金型に変形したシート状基板１２６を配置し、金型に溶融した弾性部材１７の材料を圧入して成形する。その後、弾性部材１７を冷却することにより弾性部材１７を固化する。固化した弾性部材１７を金型から取り出してセンサー装置アレイ９が完成する。 Then, the first handle portion 21 and the second handle portion 22 are pulled to increase the distance between the first handle portion 21 and the second handle portion 22. Similarly, the third handle portion 23 and the fourth handle portion 24 are pulled to increase the distance between the third handle portion 23 and the fourth handle portion 24. Thereby, the sheet-like substrate 126 is bent and deformed, and the shape of the sensor array unit 92 is formed. The elastic member 17 is formed while maintaining this state. At this time, the deformed sheet-like substrate 126 is disposed in a mold for forming the elastic member 17, and the molten material of the elastic member 17 is press-fitted into the mold. Thereafter, the elastic member 17 is solidified by cooling the elastic member 17. The solidified elastic member 17 is taken out from the mold, and the sensor device array 9 is completed.

上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、センサー装置アレイ９にはセンサー部１８が複数設置されている。これにより、複数のセンサー部１８が各場所における剪断力を検出することができるので、剪断力の分布を検出することができる。 As described above, this embodiment has the following effects.
(1) According to this embodiment, the sensor device array 9 is provided with a plurality of sensor units 18. Thereby, since the several sensor part 18 can detect the shearing force in each place, distribution of a shearing force can be detected.

（２）本実施形態によれば、センサー部１８がシート状基板１２６に複数設置されている。従って、シート状基板１２６を弾性部材１７に配置することにより、複数のセンサー部１８を設置することができる。その結果、センサー部を１つずつ設置するときに比べて生産性良くセンサー装置アレイ９を製造することができる。 (2) According to the present embodiment, a plurality of sensor units 18 are installed on the sheet-like substrate 126. Therefore, by arranging the sheet-like substrate 126 on the elastic member 17, a plurality of sensor units 18 can be installed. As a result, it is possible to manufacture the sensor device array 9 with higher productivity than when the sensor units are installed one by one.

（３）本実施形態によれば、各トランスデューサー素子からの配線を第１配線層１２１及び第２配線層１２２を形成する工程と同じ工程にて形成することができる。従って、多数の配線を設置する手間が省ける為、生産性良くセンサー装置アレイ９を製造することができる。 (3) According to this embodiment, the wiring from each transducer element can be formed in the same process as the process of forming the first wiring layer 121 and the second wiring layer 122. Accordingly, since the labor of installing a large number of wirings can be saved, the sensor device array 9 can be manufactured with high productivity.

尚、本実施形態は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変更や改良を加えることも可能である。変形例を以下に述べる。
（変形例１）
第１の実施形態では、センサー部１２はシート状基板１２０を湾曲させて、第１仮想接平面１４１と第２仮想接平面１４２とが交差する形状にした。これに限らず、シート状基板１２０に折り目をつけて折り曲げた形状やそれらを組み合わせたものでも良い。例えばＬ字型に角度をもってシートを折り曲げた形状に形成しても良い。シート状基板１２０を折り曲げることにより、曲げた場所の角度を維持し易くなる。従って、センサー部１２を形成し易くすることができる。同様の内容は、第２の実施形態〜第６の実施形態にて行うことができる。 In addition, this embodiment is not limited to embodiment mentioned above, A various change and improvement can also be added. A modification will be described below.
(Modification 1)
In the first embodiment, the sensor unit 12 bends the sheet substrate 120 so that the first virtual tangent plane 141 and the second virtual tangent plane 142 intersect each other. However, the present invention is not limited to this, and the sheet-like substrate 120 may be folded and folded or a combination thereof. For example, the sheet may be formed in an L-shape by bending the sheet with an angle. By bending the sheet-like substrate 120, it becomes easy to maintain the angle of the bent place. Therefore, the sensor unit 12 can be easily formed. Similar contents can be performed in the second to sixth embodiments.

（変形例２）
第６の実施形態では、センサー部１８を２行２列配置したが、センサー装置の配列数は２行２列に限定されない。例えば、センサー部が一列に連結したセンサーアレイ部を１つだけ有する１次元のセンサー装置アレイでも良い。他にも、１列に連結した該センサーアレイ部を複数配列させて、２次元のセンサー装置アレイにしても良い。用途に応じたレイアウトに配置することができる。 (Modification 2)
In the sixth embodiment, the sensor units 18 are arranged in 2 rows and 2 columns, but the number of sensor devices arranged is not limited to 2 rows and 2 columns. For example, a one-dimensional sensor device array having only one sensor array unit in which sensor units are connected in a line may be used. In addition, a plurality of sensor array units connected in one row may be arranged to form a two-dimensional sensor device array. It can be arranged in a layout according to the application.

（変形例３）
第６の実施形態では、センサー部１８を平面上に並べた配置とした。曲面上にセンサー部１８を並べた配置にしても良い。用途に応じたレイアウトに配置することができる。 (Modification 3)
In the sixth embodiment, the sensor units 18 are arranged on a plane. The sensor unit 18 may be arranged on the curved surface. It can be arranged in a layout according to the application.

（変形例４）
第６の実施形態では、各切れ込み１２９が平行になるように配置した。各切れ込み１２９が異なる方向に延在するように配置しても良い。これにより、トランスデューサー素子が検出する方向を変えることができる。用途に応じて検出する方向をかえてセンサー部１８を配置することができる。 (Modification 4)
In the sixth embodiment, the notches 129 are arranged in parallel. You may arrange | position so that each notch 129 may extend in a different direction. Thereby, the direction which a transducer element detects can be changed. The sensor unit 18 can be arranged by changing the detection direction according to the application.

（変形例５）
第６の実施形態では、トランスデューサー素子（Ａ）１３１の接平面とトランスデューサー素子（Ｄ）１３４の接平面とが交差するように配置された。同様に、トランスデューサー素子（Ｂ）１３２の接平面とトランスデューサー素子（Ｃ）１３３の接平面とが交差するように配置された。これに限らず、トランスデューサー素子（Ａ）１３１の接平面とトランスデューサー素子（Ｄ）１３４の接平面とが平行となるようにトランスデューサー素子（Ａ）１３１の接平面とトランスデューサー素子（Ｄ）１３４の接平面とを配置しても良い。同様に、トランスデューサー素子（Ｂ）１３２の接平面とトランスデューサー素子（Ｃ）１３３の接平面とが平行となるようにトランスデューサー素子（Ｂ）１３２の接平面とトランスデューサー素子（Ｃ）１３３の接平面とを配置しても良い。このとき、各トランスデューサー素子の接平面と垂直な方向の剪断力の分布を検出することができる。 (Modification 5)
In the sixth embodiment, the tangent plane of the transducer element (A) 131 and the tangent plane of the transducer element (D) 134 are arranged to intersect each other. Similarly, the tangent plane of the transducer element (B) 132 and the tangent plane of the transducer element (C) 133 were arranged to intersect each other. Not limited to this, the tangent plane of the transducer element (A) 131 and the transducer element (D) so that the tangent plane of the transducer element (A) 131 and the tangent plane of the transducer element (D) 134 are parallel to each other. 134 tangent planes may be arranged. Similarly, the tangent plane of the transducer element (B) 132 and the transducer element (C) 133 are arranged so that the tangent plane of the transducer element (B) 132 and the tangent plane of the transducer element (C) 133 are parallel to each other. A tangential plane may be arranged. At this time, the distribution of the shearing force in the direction perpendicular to the tangent plane of each transducer element can be detected.

１，２，３，４，５…センサー装置、９…センサー装置アレイ、１１，１７…弾性部材、１２，１３，１４，１５，１６，１８…センサー部、１２０，１２５，１２６…シート状基板、１２１…配線層としての第１配線層、１２２…配線層としての第２配線層、１２９…切れ込み、１３１…第１トランスデューサー素子としてのトランスデューサー素子（Ａ）、１３２…第２トランスデューサー素子としてのトランスデューサー素子（Ｂ）、１３３…第２トランスデューサー素子としてのトランスデューサー素子（Ｃ）、１３４…トランスデューサー素子（Ｄ）、１４１…第１仮想接平面、１４２…第２仮想接平面、１４３…第３仮想接平面。 1, 2, 3, 4, 5 ... sensor device, 9 ... sensor device array, 11, 17 ... elastic member, 12, 13, 14, 15, 16, 18 ... sensor part, 120, 125, 126 ... sheet-like substrate , 121: a first wiring layer as a wiring layer, 122: a second wiring layer as a wiring layer, 129: a notch, 131: a transducer element (A) as a first transducer element, 132: a second transducer element Transducer element (B) as 133, Transducer element (C) as second transducer element, 134 ... Transducer element (D), 141 ... First virtual tangent plane, 142 ... Second virtual tangent plane, 143: Third virtual tangent plane.

Claims

A sheet-like substrate having piezoelectricity, a first transducer element comprising a plurality of conductive thin films sandwiching the sheet-like substrate, and a second transducer element comprising a plurality of conductive thin films sandwiching the sheet-like substrate ,But,
So as to intersect the tangential plane having contacts in the region of the tangential plane and the second transducer element having a contact in the region of the first transducer element, characterized in that it is installed inside of the elastic member Sensor device.

The sensor device according to claim 1,
Sensor and wherein the angle between the tangent plane having contacts in the region of the tangential plane and the second transducer element having a contact in the region of the first transducer element is perpendicular.

The sensor device according to claim 1 or 2,
The sheet-like substrate has a cut, and the gap of the cut is widened.
One of the sheet-like substrates divided by the notch has the first transducer element and the other has the second transducer element.

A sheet-like substrate having piezoelectricity, a first transducer element comprising a plurality of conductive thin films sandwiching the sheet-like substrate, and a second transducer element comprising a plurality of conductive thin films sandwiching the sheet-like substrate , that to the tangent plane having contacts in the region of the tangential plane and the second transducer element having a contact in the region of the first transducer element in the same direction, are installed inside of the elastic member A sensor device characterized by.

The sensor device according to claim 4, wherein
The sheet-like substrate has a cut, and the gap of the cut is widened.
One of the sheet-like substrates divided by the notch has the first transducer element and the other has the second transducer element.

A sensor device array comprising the sensor device according to any one of claims 1 to 5,
An array of sensor devices, wherein a plurality of the sensor units are installed on the sheet-like substrate.