JP6767559B2 - Strain gauge and multi-axial force sensor - Google Patents

Strain gauge and multi-axial force sensor Download PDF

Info

Publication number
JP6767559B2
JP6767559B2 JP2019195921A JP2019195921A JP6767559B2 JP 6767559 B2 JP6767559 B2 JP 6767559B2 JP 2019195921 A JP2019195921 A JP 2019195921A JP 2019195921 A JP2019195921 A JP 2019195921A JP 6767559 B2 JP6767559 B2 JP 6767559B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
strain
fixed resistance
region
sensitive
bridge circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019195921A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2020024218A (en
JP2020024218A5 (en
Inventor
道伯 稲森
道伯 稲森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MinebeaMitsumi Inc
Original Assignee
MinebeaMitsumi Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MinebeaMitsumi Inc filed Critical MinebeaMitsumi Inc
Priority to JP2019195921A priority Critical patent/JP6767559B2/en
Publication of JP2020024218A publication Critical patent/JP2020024218A/en
Publication of JP2020024218A5 publication Critical patent/JP2020024218A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6767559B2 publication Critical patent/JP6767559B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Description

本発明は、ひずみゲージ及び該ひずみゲージを備える多軸力センサに関する。 The present invention relates to a strain gauge and a multiaxial force sensor including the strain gauge.

ひずみゲージを備える多軸力センサは、ロボット、ゲーム機器、各種計測機器、その他の機器において広く活用されている。特許文献1、2には、ひずみゲージを含む多軸力センサの一例が開示されている。 Multiaxial force sensors equipped with strain gauges are widely used in robots, game machines, various measuring devices, and other devices. Patent Documents 1 and 2 disclose an example of a multi-axial force sensor including a strain gauge.

特開第2010−164495号公報JP-A-2010-164495 特許第5008188号公報Japanese Patent No. 508188

ひずみゲージを備える多軸力センサにおいては、周囲温度の変化に起因する計測誤差の存在が認識されており、その抑制が望まれている。 In a multiaxial force sensor provided with a strain gauge, the existence of a measurement error due to a change in ambient temperature is recognized, and its suppression is desired.

そこで本発明は、周囲温度の変化に起因する計測誤差の発生が抑制されたひずみゲージ、及びこれを備える多軸力センサを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a strain gauge in which the occurrence of measurement error due to a change in ambient temperature is suppressed, and a multiaxial force sensor including the strain gauge.

本発明の第1の態様に従えば、
荷重を受けてひずむ起歪部材に取り付けられて、前記起歪部材の第1方向に作用する荷重の第1ホイートストンブリッジ回路による検出、及び前記起歪部材の第1方向に直交する第2方向に作用する荷重の第2ホイートストンブリッジ回路による検出に用いられるひずみゲージであって、
可撓性の基材と、
前記基材上に形成された回路パターンと、を備え、
前記基材は、前記起歪部材の荷重を受けてひずみが生じる起歪領域に取り付けられる受感領域と、前記起歪領域の外側に配置される不感領域と、前記受感領域と前記不感領域とを連結する連結領域と、を有し、
前記連結領域の、前記受感領域と前記不感領域とが連結される方向に直交する直交方向の寸法が、前記受感領域及び前記不感領域の直交方向の寸法よりも小さく、
前記回路パターンは、第1ホイートストンブリッジ回路を構成する2つの第1方向ひずみ受感素子と、第2ホイートストンブリッジ回路を構成する2つの第2方向ひずみ受感素子と、第1ホイートストンブリッジ回路を構成する第1方向固定抵抗素子及び第2ホイートストンブリッジ回路を構成する第2方向固定抵抗素子の少なくとも一方と、を含み、
前記2つの第1方向ひずみ受感素子、前記2つの第2方向ひずみ受感素子、並びに前記第1方向固定抵抗素子及び第2方向固定抵抗素子の少なくとも一方は、同一材料で形成されており、
前記2つの第1方向ひずみ受感素子及び前記2つの第2方向ひずみ受感素子は、前記受感領域に形成されており、
前記第1方向固定抵抗素子及び第2方向固定抵抗素子の少なくとも一方は、前記不感領域に形成されている、
ひずみゲージが提供される。
According to the first aspect of the present invention,
A load that is attached to a straining member that is distorted by receiving a load and acts in the first direction of the straining member is detected by a first Wheatstone bridge circuit, and in a second direction orthogonal to the first direction of the straining member. A strain gauge used to detect the acting load by the second Wheatstone bridge circuit.
With a flexible substrate
With a circuit pattern formed on the base material,
The base material has a sensitive region attached to a strain-causing region where strain is generated by receiving a load of the strain-causing member, a dead region arranged outside the strain-causing region, and a sensitive region and the dead region. Has a connection area that connects and
The dimension of the connecting region in the orthogonal direction orthogonal to the direction in which the sensitive region and the dead region are connected is smaller than the dimension in the orthogonal direction of the sensitive region and the dead region.
The circuit pattern comprises two first-direction strain-sensitive elements constituting the first Wheatstone bridge circuit, two second-direction strain-sensitive elements constituting the second Wheatstone bridge circuit, and a first Wheatstone bridge circuit. 1st direction fixed resistance element and at least one of 2nd direction fixed resistance elements constituting the 2nd Wheatstone bridge circuit.
At least one of the two first-direction strain-sensitive elements, the two second-direction strain-sensitive elements, and the first-direction fixed resistance element and the second-direction fixed resistance element are made of the same material.
The two first-direction strain-sensitive elements and the two second-direction strain-sensitive elements are formed in the sensitive region.
At least one of the first-direction fixed resistance element and the second-direction fixed resistance element is formed in the dead region.
Strain gauges are provided.

第1の態様のひずみゲージにおいて、前記回路パターンは、第1ホイートストンブリッジ回路を構成する2つの第1方向固定抵抗素子と第2ホイートストンブリッジ回路を構成する2つの第2方向固定抵抗素子とを含んでもよく、前記2つの第1方向ひずみ受感素子、前記2つの第2方向ひずみ受感素子、前記2つの第1方向固定抵抗素子、及び前記2つの第2方向固定抵抗素子は、同一材料で形成されていてもよく、前記2つの第1方向固定抵抗素子、及び前記2つの第2方向固定抵抗素子は、前記不感領域に形成されていてもよい。 In the strain gauge of the first aspect, the circuit pattern includes two first-direction fixed resistance elements constituting the first Wheatstone bridge circuit and two second-direction fixed resistance elements constituting the second Wheatstone bridge circuit. The two first-direction strain-sensitive elements, the two second-direction strain-sensitive elements, the two first-direction fixed resistance elements, and the two second-direction fixed resistance elements may be made of the same material. It may be formed, and the two first-direction fixed resistance elements and the two second-direction fixed resistance elements may be formed in the dead region.

第1の態様のひずみゲージにおいて、前記回路パターンは少なくとも1つの端子を更に含んでもよく、前記少なくとも1つの端子が、前記不感領域に形成されていてもよい。 In the strain gauge of the first aspect, the circuit pattern may further include at least one terminal, and the at least one terminal may be formed in the dead region.

第1の態様のひずみゲージは、前記不感領域において、前記少なくとも1つの端子が、前記第1方向固定抵抗素子及び第2方向固定抵抗素子の少なくとも一方の前記受感領域とは反対側に設けられていてもよい。 In the strain gauge of the first aspect, in the dead region, the at least one terminal is provided on the side opposite to the sensitive region of at least one of the first-direction fixed resistance element and the second-direction fixed resistance element. You may be.

第1の態様のひずみゲージにおいて、前記不感領域は、前記受感領域の両側に一対設けられていてもよい。 In the strain gauge of the first aspect, a pair of the dead areas may be provided on both sides of the sensitive area.

第1の態様のひずみゲージにおいて、前記回路パターンは、2つの第3方向ひずみ受感素子又は2つの第3方向固定抵抗素子を更に含んでもよく、前記2つの第3方向ひずみ受感素子又は2つの第3方向固定抵抗素子は、第1ホイートストンブリッジ回路と第2ホイートストンブリッジ回路とを接続して第3ホイートストンブリッジ回路を構成してもよい。 In the strain gauge of the first aspect, the circuit pattern may further include two third direction strain sensitive elements or two third direction fixed resistance elements, the two third direction strain sensitive elements or 2 The three third-direction fixed resistance elements may connect a first Wheatstone bridge circuit and a second Wheatstone bridge circuit to form a third Wheatstone bridge circuit.

本発明の第2の態様に従えば、
起歪板と、
前記起歪板に接続された荷重作用部と、
前記起歪板に取り付けられた第1の態様のひずみゲージとを備える多軸力センサが提供される。
According to the second aspect of the present invention,
The strain plate and
With the load acting part connected to the strain generating plate,
A multiaxial force sensor comprising the strain gauge of the first aspect attached to the strain generating plate is provided.

第2の態様のひずみセンサにおいて、前記ひずみゲージの基材の不感領域が、前記起歪板の側面に貼り付けられていてもよい。 In the strain sensor of the second aspect, the dead region of the base material of the strain gauge may be attached to the side surface of the strain raising plate.

本発明のひずみゲージ及び当該ひずみゲージを備える多軸力センサにおいては、周囲温度の変化に起因する計測誤差の発生が抑制されている。 In the strain gauge of the present invention and the multiaxial force sensor including the strain gauge, the occurrence of measurement error due to a change in ambient temperature is suppressed.

図1は、本発明の実施形態の3軸力センサの斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of a three-axis force sensor according to an embodiment of the present invention. 図2は、図1に示す3軸力センサを、軸Aを含むYZ面で切断した断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the triaxial force sensor shown in FIG. 1 cut along a YZ plane including the axis A. 図3は、ひずみゲージの配線パターンを示す。FIG. 3 shows the wiring pattern of the strain gauge. 図4は、図3のひずみゲージの配線パターンに対応する回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram corresponding to the wiring pattern of the strain gauge of FIG. 図5(a)、図5(b)は、3軸力センサにおける計測の様子を示す説明図である。5 (a) and 5 (b) are explanatory views showing a state of measurement in the three-axis force sensor. 図6は、ひずみゲージの配線パターンの他の例を示す。FIG. 6 shows another example of the strain gauge wiring pattern.

<実施形態>
本発明の多軸力センサ及びひずみゲージの実施形態について、ロボットハンドの触覚センサとして用いられる3軸力センサ100と、3軸力センサ100に含まれるひずみゲージ20を例として、図1〜図6を参照して説明する。
<Embodiment>
Regarding the embodiment of the multi-axial force sensor and the strain gauge of the present invention, FIGS. Will be described with reference to.

本実施形態の3軸力センサ100は、図1及び図2に示す通り、軸Aの周りに回転対称な本体部10と、本体部10に貼り付けられたひずみゲージ20とを有する。本体部10は、軸Aを回転軸とする円板状の起歪板(起歪部材)11と、起歪板11の表面11aの中央から軸方向に直立する荷重作用部12と、起歪板11の表面11aの周縁部から軸方向に直立する一対の保持板13と、起歪板11の裏面11bの周縁部から軸方向に直立する周壁14と、周壁14上に取り付けられた4つの脚部15を含む。本体部10は例えば合成樹脂素材により一体成形されている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the 3-axis force sensor 100 of the present embodiment has a main body portion 10 that is rotationally symmetrical around the shaft A and a strain gauge 20 attached to the main body portion 10. The main body 10 includes a disk-shaped strain-causing plate (distortion member) 11 having a shaft A as a rotation axis, a load acting portion 12 that stands upright in the axial direction from the center of the surface 11a of the strain-causing plate 11, and strain-causing. A pair of holding plates 13 that stand upright in the axial direction from the peripheral edge of the front surface 11a of the plate 11, a peripheral wall 14 that stands upright in the axial direction from the peripheral edge of the back surface 11b of the strain generating plate 11, and four mounted on the peripheral wall 14. Includes leg 15. The main body 10 is integrally molded with, for example, a synthetic resin material.

以下の説明においては、図1に示す通り、起歪板11の直交する2つの径方向を3軸力センサ100及び本体部10のX方向(第1方向)及びY方向(第2方向)とする。また、X方向及びY方向に直交する軸Aの方向を3軸力センサ100及び本体部10のZ方向(第3方向)とする。 In the following description, as shown in FIG. 1, the two orthogonal radial directions of the strain generating plate 11 are defined as the X direction (first direction) and the Y direction (second direction) of the triaxial force sensor 100 and the main body 10. To do. Further, the direction of the axis A orthogonal to the X direction and the Y direction is defined as the Z direction (third direction) of the triaxial force sensor 100 and the main body 10.

起歪板11は、3軸力センサ100の本体部10に荷重作用部12を介して加えられる外部からの荷重を受けてひずむ円板である。起歪板11におけるひずみは、起歪板11の表面11a及び裏面11b(図1において軸Aに直交する上下面)において生じ、起歪板11の側面11c(図1において軸Aと平行な周面)においては生じないか無視できるほど小さい。本明細書においては、本実施形態における起歪板11の表面11a及び裏面11bのように、起歪板11のうち外部荷重を受けてひずむ領域を「起歪領域」と呼ぶこととする。起歪板11の径及び厚さは任意である。 The strain generating plate 11 is a disk that is distorted by receiving an external load applied to the main body portion 10 of the triaxial force sensor 100 via the load acting portion 12. The strain in the strain generating plate 11 occurs on the front surface 11a and the back surface 11b of the strain generating plate 11 (upper and lower surfaces orthogonal to the axis A in FIG. 1), and the side surface 11c of the strain generating plate 11 (the circumference parallel to the axis A in FIG. On the surface), it does not occur or is small enough to be ignored. In the present specification, a region of the strain plate 11 that is distorted by receiving an external load, such as the front surface 11a and the back surface 11b of the strain plate 11 in the present embodiment, is referred to as a “distortion region”. The diameter and thickness of the strain generating plate 11 are arbitrary.

荷重作用部12は、外部からの荷重を受けて移動し、起歪板11にひずみを生じさせる部分であり、例えば断面形状が正方形の角柱である。荷重作用部12は、角柱の中心軸が起歪板11の回転軸(軸A)と一致するよう、即ち起歪板11と同軸状に、起歪板11の表面11aに設けられている。 The load acting portion 12 is a portion that moves by receiving a load from the outside and causes strain on the strain generating plate 11, for example, a prism having a square cross-sectional shape. The load acting portion 12 is provided on the surface 11a of the straining plate 11 so that the central axis of the prism coincides with the rotation axis (axis A) of the straining plate 11, that is, coaxially with the straining plate 11.

一対の保持板13は、後述するひずみゲージ20の基材21(図3)の一部分(不感領域21n1、21n2)が貼り付けられる部分である。保持板13は、Y方向において荷重作用部12を挟むように互いに対向して、起歪板11の表面11aから直立しており、それぞれが起歪板11の外周に沿った曲面を有する。 The pair of holding plates 13 is a portion to which a part (dead regions 21n1 and 21n2) of the base material 21 (FIG. 3) of the strain gauge 20 described later is attached. The holding plates 13 face each other so as to sandwich the load acting portion 12 in the Y direction, and stand upright from the surface 11a of the strain generating plate 11, and each has a curved surface along the outer circumference of the strain generating plate 11.

周壁14は、起歪板11の裏面11bの外周に沿って裏面11bから直立し、裏面11bを囲んでいる。また、周壁14には、Y方向において荷重作用部12を挟むように、一対の切欠部14nが設けられている。すなわち、一対の切欠部14nは、起歪体11の周方向において、一対の保持板13と重複する位置に設けられている。周壁14はひずみゲージ20を起歪板11に貼り付ける際のガイドとして用いられるが、その詳細については後述する。 The peripheral wall 14 stands upright from the back surface 11b along the outer circumference of the back surface 11b of the strain generating plate 11 and surrounds the back surface 11b. Further, the peripheral wall 14 is provided with a pair of notched portions 14n so as to sandwich the load acting portion 12 in the Y direction. That is, the pair of notch portions 14n are provided at positions overlapping the pair of holding plates 13 in the circumferential direction of the strain generating body 11. The peripheral wall 14 is used as a guide when the strain gauge 20 is attached to the strain generating plate 11, and the details thereof will be described later.

脚部15は、3軸力センサ100をロボットハンドに取付けるための台座であり、周壁14上に等間隔に離間して4つ設けられている。 The legs 15 are pedestals for attaching the three-axis force sensor 100 to the robot hand, and four legs 15 are provided on the peripheral wall 14 at equal intervals.

図3に、図1に示したひずみゲージ20が起歪体11に取り付けられる前の状態(展開図)を示す。ひずみゲージ20は、図3に示す通り、基材21と、基材21の表面上にプリントされた回路パターンCPを含む。基材21は、受感領域21s及びこれを挟む不感領域21n1、21n2を有し、回路パターンCPは、6つのひずみ受感素子X、X、Y、Y、Z、Zと、4つの固定抵抗素子RX、RX、RY、RYと、8つの端子T〜Tと、これらを接続する配線Wとを含む。なお、以下の説明では、不感領域21n1、21n2が受感領域21sを挟む方向をy方向(第2方向)とし、基材21の表面上においてy方向に直交する方向をx方向(第1方向)とする。 FIG. 3 shows a state (developed view) before the strain gauge 20 shown in FIG. 1 is attached to the strain generating body 11. As shown in FIG. 3, the strain gauge 20 includes a base material 21 and a circuit pattern CP printed on the surface of the base material 21. The base material 21 has a sensitive region 21s and a dead region 21n1 and 21n2 sandwiching the sensitive region 21s, and the circuit pattern CP has six strain-sensitive elements X 1 , X 2 , Y 1 , Y 2 , Z 1 , Z 2. , Four fixed resistance elements RX 1 , RX 2 , RY 1 , RY 2 , eight terminals T 1 to T 8, and a wiring W connecting them. In the following description, the direction in which the insensitive regions 21n1 and 21n2 sandwich the sensitive region 21s is the y direction (second direction), and the direction orthogonal to the y direction on the surface of the base material 21 is the x direction (first direction). ).

基材21は、可撓性を有する樹脂フィルムであり、中央の円形状の受感領域21sと、受感領域21sを挟む一対の不感領域21n1、21n2と、受感領域21sと一対の不感領域21n1、21n2とをそれぞれ連結する一対の連結領域21c1、21c2とを有する。樹脂フィルムは容易に折り曲げが行えるような柔軟で屈曲性の高いものを用いることが望ましく、具体例としては、ポリエステル、ポリイミド等を使用することができる。また、受感領域21s、不感領域21n1、21n2、連結領域21c1、21c2をそれぞれ異なる材料より形成することも可能であるが、これらを同一の材料により形成して全領域の温度特性(抵抗温度係数等)を等しくすることが望ましい。また、この場合は、一体に形成された材料(例えばポリエステル、ポリイミド等のシート)内の近傍の部位より受感領域21s、不感領域21n1、21n2、連結領域21c1、21c2を一体に切り出して基材21を形成することがより望ましい。これにより各領域の温度特性をより均一にすることができる。 The base material 21 is a flexible resin film, and has a central circular sensation region 21s, a pair of insensitive regions 21n1 and 21n2 sandwiching the sensation region 21s, and a pair of insensitivity regions 21s. It has a pair of connecting regions 21c1 and 21c2 that connect 21n1 and 21n2, respectively. It is desirable to use a resin film that is flexible and highly flexible so that it can be easily bent, and as a specific example, polyester, polyimide, or the like can be used. Further, although it is possible to form the sensitive region 21s, the dead region 21n1, 21n2, and the connecting regions 21c1 and 21c2 from different materials, these are formed from the same material and the temperature characteristics (resistance temperature coefficient) of the entire region are formed. Etc.) should be equal. Further, in this case, the sensitive region 21s, the insensitive regions 21n1, 21n2, and the connecting regions 21c1 and 21c2 are integrally cut out from a nearby portion in the integrally formed material (for example, a sheet of polyester, polyimide, etc.) to form a base material. It is more desirable to form 21. As a result, the temperature characteristics of each region can be made more uniform.

受感領域21sは、本体部10の起歪板11の裏面11bに貼り付けられる領域であるため、起歪板11の裏面11bと同等かそれより小さい径を有する。受感領域21sの一面上には、中心cをx方向に挟んでひずみ受感素子(第1方向ひずみ受感素子)X、Xが、y方向に挟んでひずみ受感素子(第2方向ひずみ受感素子)Y、Yが形成されており、外周に沿ってひずみ受感素子(第3方向ひずみ受感素子)Z、Zが形成されている。 Since the sensitive region 21s is a region attached to the back surface 11b of the strain generating plate 11 of the main body portion 10, it has a diameter equal to or smaller than the back surface 11b of the strain generating plate 11. On one surface of the sensitive region 21s, strain-sensitive elements (first-direction strain-sensitive elements) X 1 and X 2 sandwiching the center c in the x direction are sandwiched in the y-direction, and strain-sensitive elements (second). Directional strain-sensitive elements) Y 1 and Y 2 are formed, and strain-sensitive elements (third-direction strain-sensitive elements) Z 1 and Z 2 are formed along the outer periphery.

ひずみ受感素子X、Xは、それぞれy方向をグリッドの幅方向として、互いに平行に形成されている。ひずみ受感素子Xとひずみ受感素子Xとは、それぞれ中心cから等距離の位置に形成されており、ひずみ受感素子Xとひずみ受感素子Xとの間のx方向の距離は、本体部10の荷重作用部12のX方向の幅よりも大きい。 The strain-sensitive elements X 1 and X 2 are formed parallel to each other with the y direction as the width direction of the grid. The strain-sensitive element X 1 and the strain-sensitive element X 2 are formed at equidistant positions from the center c, respectively, and are formed in the x direction between the strain-sensitive element X 1 and the strain-sensitive element X 2 . The distance is larger than the width of the load acting portion 12 of the main body portion 10 in the X direction.

ひずみ受感素子Y、Yは、それぞれx方向をグリッドの幅方向として、互いに平行に形成されている。ひずみ受感素子Yとひずみ受感素子Yとは、それぞれ中心cから等距離の位置に形成されており、ひずみ受感素子Yとひずみ受感素子Yとの間のy方向の距離は、本体部10の荷重作用部12のY方向の幅よりも大きい。 The strain-sensitive elements Y 1 and Y 2 are formed parallel to each other with the x direction as the width direction of the grid. The strain-sensitive element Y 1 and the strain-sensitive element Y 2 are formed at equidistant positions from the center c, respectively, and are formed in the y direction between the strain-sensitive element Y 1 and the strain-sensitive element Y 2 . The distance is larger than the width of the load acting portion 12 of the main body portion 10 in the Y direction.

ひずみ受感素子Z、Zは、それぞれ円弧状であり、受感領域21sの周方向をグリッドの幅方向として、x方向に対向して形成されている。ひずみ受感素子Z、Zは、ひずみ受感素子X、X、Y、Yの中心cとは反対側(外側)に配置されている。 The strain-sensitive elements Z 1 and Z 2 are arcuate, respectively, and are formed so as to face each other in the x direction with the circumferential direction of the sensitive region 21s as the width direction of the grid. The strain-sensitive elements Z 1 and Z 2 are arranged on the opposite side (outside) of the center c of the strain-sensitive elements X 1 , X 2 , Y 1 , and Y 2 .

一対の不感領域21n1、21n2は、y方向に受感領域21sを挟んでおり、それぞれx方向を長辺方向、y方向を短辺方向とする矩形状である。 The pair of dead regions 21n1 and 21n2 sandwich the sensitive region 21s in the y direction, and have a rectangular shape with the x direction as the long side direction and the y direction as the short side direction, respectively.

不感領域21n1の表面上における受感領域21sから遠い部分には、それぞれx方向に延びる固定抵抗素子(第1方向固定抵抗素子)RX、RXが、x方向に並んで形成されており、受感領域21sに近い部分には、x方向に並ぶ4つの端子T、T、T、Tが形成されている。すなわち、不感領域21n1においては、固定抵抗素子RX、RXが端子T〜Tの、受感領域21sとは反対側に配置されている。 Fixed resistance elements (first-direction fixed resistance elements) RX 1 and RX 2 extending in the x direction are formed side by side in the x direction in a portion on the surface of the dead region 21n1 far from the sensitive region 21s. Four terminals T 1 , T 2 , T 3 , and T 4 arranged in the x direction are formed in a portion close to the sensitive region 21s. That is, in the dead region 21N1, a fixed resistance element RX 1, RX 2 terminal T 1 through T 4, are disposed on the opposite side of the sensitive region 21s.

同様に、不感領域21n2の表面上における受感領域21sから遠い部分には、それぞれx方向に延びる固定抵抗素子(第2方向固定抵抗素子)RY、RYが、x方向に並んで形成されており、受感領域21sに近い部分には、x方向に並ぶ4つの端子T、T、T、Tが形成されている。すなわち、不感領域21n2においては、固定抵抗素子RY、RYが端子T〜Tの、受感領域21sとは反対側に配置されている。 Similarly, fixed resistance elements (second-direction fixed resistance elements) RY 1 and RY 2 extending in the x direction are formed side by side in the x direction in a portion of the surface of the dead region 21n2 far from the sensitive region 21s. In the portion close to the sensitive region 21s, four terminals T 5 , T 6 , T 7 and T 8 arranged in the x direction are formed. That is, in the dead region 21n2, the fixed resistance elements RY 1 and RY 2 are arranged on the opposite side of the terminals T 5 to T 8 from the sensitive region 21s.

受感領域21sと不感領域21n1、21n2とを連結する連結領域21c1、21c2は、それぞれ、受感領域21sと不感領域21n1、21n2とが連結されるy方向に直交するx方向の寸法(幅)が受感領域21s、不感領域21n1、21n2のx方向の寸法(幅)より小さい。そのため基材21は、連結領域21c1、21c2においてくびれた形状となっている。 The connecting regions 21c1 and 21c2 connecting the sensitive regions 21s and the insensitive regions 21n1 and 21n2 have dimensions (widths) in the x direction orthogonal to the y direction in which the sensitive regions 21s and the insensitive regions 21n1 and 21n2 are connected, respectively. Is smaller than the dimensions (width) of the sensitive regions 21s and the dead regions 21n1 and 21n2 in the x direction. Therefore, the base material 21 has a constricted shape in the connecting regions 21c1 and 21c2.

図3及び図4に示す通り、配線Wは、ひずみ受感素子X、X、固定抵抗素子RX、RXを接続して第1ブリッジ回路(第1ホイートストンブリッジ回路)BC1を構成している。また、ひずみ受感素子Xと固定抵抗素子RXとの間に端子Tが、ひずみ受感素子X、Xの間に端子Tが、固定抵抗素子RX、RXの間に端子Tが、ひずみ受感素子Xと固定抵抗素子RXとの間に端子Tが接続されている。 As shown in FIGS. 3 and 4, the wiring W constitutes the first bridge circuit (first Wheatstone bridge circuit) BC1 connected strain sensitive elements X 1, X 2, the fixed resistance element RX 1, RX 2 ing. Further, the terminal T 1 is between the strain-sensitive element X 1 and the fixed resistance element RX 1 , the terminal T 2 is between the strain-sensitive elements X 1 and X 2 , and the terminal T 2 is between the fixed resistance elements RX 1 and RX 2 . The terminal T 3 is connected to the terminal T 4 between the strain-sensitive element X 2 and the fixed resistance element RX 2 .

同様に、配線Wは、ひずみ受感素子Y、Y、固定抵抗素子RY、RYを接続して第2ブリッジ回路(第2ホイートストンブリッジ回路)BC2を構成している。ひずみ受感素子Yと固定抵抗素子RYの間に端子Tが、ひずみ受感素子Y、Yの間に端子Tが、固定抵抗素子RY、RYの間に端子Tが、ひずみ受感素子Yと固定抵抗素子RYの間に端子Tが接続されている。 Similarly, the wiring W connects the strain-sensitive elements Y 1 and Y 2 and the fixed resistance elements RY 1 and RY 2 to form a second bridge circuit (second Wheatstone bridge circuit) BC2. Terminal T 8 is between the strain-sensitive element Y 1 and the fixed resistance element RY 1 , terminal T 6 is between the strain-sensitive elements Y 1 and Y 2 , and terminal T is between the fixed resistance elements RY 1 and RY 2. No. 7 has a terminal T 5 connected between the strain-sensitive element Y 2 and the fixed resistance element RY 2 .

ひずみ受感素子Zの一端はひずみ受感素子Xと固定抵抗素子RXとの間において第1ブリッジ回路BC1に接続されており、他端はひずみ受感素子Yと固定抵抗素子RYとの間において第2ブリッジ回路BC2に接続されている。同様に、ひずみ受感素子Zの一端はひずみ受感素子Xと固定抵抗素子RXとの間において第1ブリッジ回路BC1に接続されており、他端はひずみ受感素子Yと固定抵抗素子RYとの間において第2ブリッジ回路BC2に接続されている。これにより、一対の対辺部に第1ブリッジ回路BC1と第2ブリッジ回路BC2をそれぞれ有し、他の一対の対辺部にひずみ受感素子Z、Zをそれぞれ有する第3ブリッジ回路(第3ホイートストンブリッジ回路)BC3を構成している。 One end of the strain-sensitive element Z 1 is connected to the first bridge circuit BC1 between the strain-sensitive element X 1 and the fixed resistance element RX 1 , and the other end is connected to the strain-sensitive element Y 1 and the fixed resistance element RY. It is connected to the second bridge circuit BC2 between 1 and 1 . Similarly, one end of the strain-sensitive element Z 2 is connected to the first bridge circuit BC1 between the strain-sensitive element X 2 and the fixed resistance element RX 2 , and the other end is fixed to the strain-sensitive element Y 2. It is connected to the second bridge circuit BC2 with the resistance element RY 2 . Thus, a first bridge circuit BC1 to a pair of opposite sides portion of the second bridge circuit BC2 respectively sensitive elements Z 1 strain to another pair of opposite side portions, a third bridge circuit having Z 2, respectively (Third Wheatstone bridge circuit) BC3 is configured.

回路パターンCPに含まれるひずみ受感素子X、X、Y、Y、Z、Z、固定抵抗素子RX、RX、RY、RY、配線Wは互いに同じ材料により、さらに好ましくは一つの材料内の近傍の部位により形成されている。この材料は、一例として銅、銅/ニッケルなどの銅合金等である。回路パターンCPの基材21上へのプリントは、フォトエッチング、印刷、蒸着、スパッタリング等により行うことができる。 The strain-sensitive elements X 1 , X 2 , Y 1 , Y 2 , Z 1 , Z 2 , fixed resistance elements RX 1 , RX 2 , RY 1 , RY 2 , and wiring W included in the circuit pattern CP are made of the same material. , More preferably formed by nearby sites within one material. This material is, for example, a copper alloy such as copper or copper / nickel. The circuit pattern CP can be printed on the base material 21 by photoetching, printing, thin film deposition, sputtering or the like.

図1、図2に示す通り、ひずみゲージ20は、基材21の、回路パターンCPが形成された面とは反対側の面が本体部10に接するように、本体部10に貼り付けられている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the strain gauge 20 is attached to the main body 10 so that the surface of the base material 21 opposite to the surface on which the circuit pattern CP is formed is in contact with the main body 10. There is.

具体的には、基材21の受感領域21sは、x方向及びy方向が、本体部10のX方向及びY方向にそれぞれ一致し、中心cが軸Aに一致するように、起歪板11の裏面11bに貼り付けられている。なお、上記の通りひずみ受感素子X、Xの間のx方向の距離は荷重作用部12のX方向の寸法より大きく、ひずみ受感素子Y、Y間のy方向の距離は荷重作用部12のY方向の寸法より大きい。したがって、基材21の受感部21sを起歪板11に貼り付けた状態においては、ひずみ受感素子X、X及びひずみ受感素子Y、Yは、それぞれ、X方向及びY方向において荷重作用部12の外側の、ひずみが比較的大きく生じる領域に配置される。なお、図3及び図6においては、起歪板11に基材21を貼り付けた状態における荷重作用部12の輪郭を破線で示し、荷重作用部12とひずみ受感素子X、X、Y、Yとの位置関係を示している。 Specifically, the sensitive region 21s of the base material 21 is a strain generating plate so that the x direction and the y direction coincide with the X direction and the Y direction of the main body 10, respectively, and the center c coincides with the axis A. It is attached to the back surface 11b of 11. As described above, the distance between the strain-sensitive elements X 1 and X 2 in the x direction is larger than the dimension of the load acting portion 12 in the X direction, and the distance between the strain-sensitive elements Y 1 and Y 2 in the y direction is It is larger than the dimension of the load acting portion 12 in the Y direction. Therefore, when the sensitive portion 21s of the base material 21 is attached to the strain generating plate 11, the strain sensitive elements X 1 and X 2 and the strain sensitive elements Y 1 and Y 2 , respectively, are in the X direction and Y, respectively. It is arranged in a region where strain is relatively large, outside the load acting portion 12 in the direction. In FIGS. 3 and 6, the outline of the load acting portion 12 in the state where the base material 21 is attached to the strain generating plate 11 is shown by a broken line, and the load acting portion 12 and the strain sensitive elements X 1 , X 2 are shown . The positional relationship with Y 1 and Y 2 is shown.

基材21の一対の不感領域21n1、21n2は、それぞれ、折り曲げられて起歪板11の側面11cと、その上方に延びる保持板13の外面に貼り付けられている。したがって、不感領域21n1に形成された端子T、T、T、T、不感領域21n2に形成された端子T、T、T、Tは、起歪板11の径方向外側を向いて露出している。 The pair of dead regions 21n1 and 21n2 of the base material 21 are attached to the side surface 11c of the strain generating plate 11 which is bent and the outer surface of the holding plate 13 extending above the side surface 11c, respectively. Therefore, the terminals T 1 , T 2 , T 3 , T 4 formed in the dead region 21n1 and the terminals T 5 , T 6 , T 7 , and T 8 formed in the dead region 21n 2 are in the radial direction of the strain generating plate 11. It is exposed facing outward.

一対の連結部21c1、21c2は、それぞれ、周壁14の切欠部14nを通り、起歪板11の裏面11bと側面11cとの連接部において屈曲している。 The pair of connecting portions 21c1 and 21c2 each pass through the notch portion 14n of the peripheral wall 14 and are bent at the connecting portion between the back surface 11b and the side surface 11c of the strain generating plate 11.

ひずみゲージ20を基材21に貼り付ける際には、基材21の受感領域21sの周縁部を周壁14の内周面に当接させ、基材21の一対の連結領域21c1、21c2を周壁14の一対の切欠部14nにそれぞれ配置することで、本体部10及び起歪板11に対するひずみゲージ20の位置決めを容易に行うことができる。 When the strain gauge 20 is attached to the base material 21, the peripheral edge of the sensitive region 21s of the base material 21 is brought into contact with the inner peripheral surface of the peripheral wall 14, and the pair of connecting regions 21c1 and 21c2 of the base material 21 are brought into contact with the peripheral wall. By arranging each of the pair of notches 14n of 14, the strain gauge 20 can be easily positioned with respect to the main body 10 and the strain raising plate 11.

具体的には、基材21の受感領域21sの周縁部を周壁14の内周面に当接させることで、受感領域21sの中心cが本体部10の軸Aと一致するよう位置合わせされ、且つ、受感領域21sのX方向及びY方向への移動が規制される。次いで、ひずみゲージ20の一対の連結部21c1、21c2を周壁14の一対の切欠部14nに配置することで、ひずみゲージ20は、軸A中心の周方向においても、本体部10及び起歪板11に対して位置合わせされる。 Specifically, by bringing the peripheral edge of the sensitive region 21s of the base material 21 into contact with the inner peripheral surface of the peripheral wall 14, the center c of the sensitive region 21s is aligned with the axis A of the main body 10. In addition, the movement of the sensitive region 21s in the X direction and the Y direction is restricted. Next, by arranging the pair of connecting portions 21c1 and 21c2 of the strain gauge 20 in the pair of notched portions 14n of the peripheral wall 14, the strain gauge 20 can be formed by the main body portion 10 and the strain generating plate 11 even in the circumferential direction of the axis A center. Aligned with.

次に、本実施形態の3軸力センサ100、及びひずみゲージ20の使用方法と動作について説明する。 Next, the usage and operation of the three-axis force sensor 100 and the strain gauge 20 of the present embodiment will be described.

3軸力センサ100をロボットハンドの触覚センサとして用いる場合には、まず、3軸力センサ100を、脚部15を介して、ロボットハンドの指先に固定する。次いで、端子T〜Tと信号処理部(不図示)とを、それぞれ、リード線L〜L(図2)を用いて接続する。端子T〜Tとリード線L〜Lの接合は任意の方法で行うことができ、例えばはんだや異方性導電フィルム(ACF)を用いて行うことができる。 When the 3-axis force sensor 100 is used as a tactile sensor of the robot hand, first, the 3-axis force sensor 100 is fixed to the fingertip of the robot hand via the leg portion 15. Then, the terminal T 1 through T 8 and the signal processing unit (not shown), respectively, connected with the lead wire L 1 ~L 8 (FIG. 2). The terminals T 1 to T 8 and the lead wires L 1 to L 8 can be joined by any method, for example, by using solder or an anisotropic conductive film (ACF).

端子T、Tは、それぞれ、リード線L、Lにより、信号処理部の電源(不図示)に接続される。端子T、T、端子T、T、端子T、Tは、それぞれ、リード線L、L、リード線L、L、リード線L、Lにより、信号処理部内のアンプ(不図示)を介して、信号処理部内の演算部(不図示)に接続される。 The terminals T 1 and T 5 are connected to the power supply (not shown) of the signal processing unit by the lead wires L 1 and L 5 , respectively. Terminals T 2, T 3, the terminal T 6, T 7, the terminal T 4, T 8, respectively, the leads L 2, L 3, the leads L 6, L 7, the lead wire L 4, L 8, signal It is connected to a calculation unit (not shown) in the signal processing unit via an amplifier (not shown) in the processing unit.

3軸力センサ100の動作時には、電源により端子Tと端子Tとの間に入力電圧Eiをかける。第1ブリッジ回路BC1、第2ブリッジ回路BC2、第3ブリッジ回路BC3を構成する各ひずみ受感素子の抵抗値及び各固定抵抗素子の抵抗値は、基材21の受感領域21sにたわみがない状態において、端子T、T間で電圧が等しくなり、端子T、T間で電圧が等しくなり、端子T、T間で電圧が等しくなるように調整されている。したがって、起歪板11にひずみが生じておらず、受感領域21sにたわみがない状態(図5(a))においては、端子T、T間、端子T、T間、端子T、T間に電位差はなく、演算部はひずみを算出しない。 3 During operation of the force sensor 100, apply an input voltage Ei between the terminals T 1 and the terminal T 5 by the power source. The resistance value of each strain-sensitive element and the resistance value of each fixed resistance element constituting the first bridge circuit BC1, the second bridge circuit BC2, and the third bridge circuit BC3 have no deflection in the sensitive region 21s of the base material 21. in the state, a voltage equal between terminals T 2, T 3, the voltage equal between the terminal T 6, T 7, is adjusted so that the voltage becomes equal between the terminal T 4, T 8. Therefore, no cause strain Okoshiibitsuban 11, in a state where there is no deflection in the sensitive region 21s (FIG. 5 (a)), between the terminals T 2, T 3, between the terminals T 6, T 7, the terminal There is no potential difference between T 4 and T 8 , and the calculation unit does not calculate the strain.

次に、荷重作用部12にX方向の荷重が付加されると、荷重作用部12が荷重を受けて移動し、起歪板11にひずみを生じさせる(図5(b))。この時、起歪板11に貼り付けられたひずみゲージ20の基材21の受感領域21sも起歪板11と一体にたわみ、ひずみ受感素子Xには圧縮ひずみが、ひずみ受感素子Xには伸びひずみが生じる。これにより、ひずみ受感素子X、Xの抵抗値がそれぞれ変化し、ひずみ受感素子X、Xを含む第1ブリッジ回路BC1の端子T、T間に電位差が生じる。演算部はこの電位差に基づいて、起歪板11に生じたひずみの量を求め、荷重作用部12に作用したX方向の荷重の大きさを求める。なおこの時、起歪板11の側面11c及び保持板13にはひずみは生じておらず、固定抵抗素子RX、RXの抵抗値は一定である。荷重作用部12にY方向の荷重が付加された場合も、同様にして作用したY方向の荷重の大きさを求める。 Next, when a load in the X direction is applied to the load acting portion 12, the load acting portion 12 receives the load and moves, causing strain in the strain generating plate 11 (FIG. 5 (b)). At this time, the sensitive region 21s of the substrate 21 of the strain gauge 20 attached to Okoshiibitsuban 11 also strain-generating plate 11 and the flexure together, compressive strain in the strain sensitive elements X 1 is, strain sensitive elements Elongation strain occurs in X 2 . Accordingly, the strain sensitive elements X 1, the resistance value of X 2 is changed respectively, a potential difference occurs between the terminals T 2, T 3 of the first bridge circuit BC1 including sensitive elements X 1, X 2 strain. Based on this potential difference, the calculation unit obtains the amount of strain generated in the strain generating plate 11, and obtains the magnitude of the load acting on the load acting unit 12 in the X direction. At this time, no strain is generated on the side surface 11c of the strain generating plate 11 and the holding plate 13, and the resistance values of the fixed resistance elements RX 1 and RX 2 are constant. When a load in the Y direction is applied to the load acting portion 12, the magnitude of the applied load in the Y direction is obtained in the same manner.

荷重作用部12にZ方向の荷重が付加された場合には、起歪板11及び基材21の受感領域21sは中心が突出するように湾曲するため、ひずみ受感素子X、X、Y、Y、Z、Zの全てにおいて延びひずみが生じる。これにより、第1ブリッジ回路BC1の合成抵抗、第2ブリッジ回路BC2の合成抵抗、ひずみ受感素子Z、Zの抵抗値がそれぞれ変化し、第3ブリッジ回路BC3の端子T、T間に電位差が生じる。演算部はこの電位差に基づいて、起歪板11に生じたひずみの量を求め、荷重作用部12に作用したZ方向の荷重の大きさを求める。 When a load in the Z direction is applied to the load acting portion 12, the strain-sensitive region 21s of the strain generating plate 11 and the base material 21 is curved so that the center protrudes, so that the strain-sensitive elements X 1 and X 2 , Y 1 , Y 2 , Z 1 , and Z 2 all have extended strain. As a result, the combined resistance of the first bridge circuit BC1, the combined resistance of the second bridge circuit BC2, and the resistance values of the strain-sensitive elements Z 1 and Z 2 , respectively, change, and the terminals T 4 and T 8 of the third bridge circuit BC 3 change. There is a potential difference between them. Based on this potential difference, the calculation unit obtains the amount of strain generated in the strain generating plate 11, and obtains the magnitude of the load acting on the load acting unit 12 in the Z direction.

ここで、第1ブリッジ回路BC1の固定抵抗素子RX、RX、第2ブリッジ回路BC2の固定抵抗素子RY、RYを基材21上にプリントし、ひずみ受感素子X、X、Y、Yと同一の材料により形成する意義について説明する。 Here, the fixed resistance elements RX 1 and RX 2 of the first bridge circuit BC1 and the fixed resistance elements RY 1 and RY 2 of the second bridge circuit BC 2 are printed on the base material 21, and the strain sensitive elements X 1 and X 2 are printed. , Y 1 and Y 2 are made of the same material, and the significance of forming the same material will be described.

(1)固定抵抗素子RX、RX、RY、RYをこのように形成することにより、固定抵抗素子RX、RX、RY、RYが、ひずみ受感素子X、X、Y、Y、Z、Zと同一の材料で、且つこれらに近接した位置に形成されることになる。ここで、温度変化に対する抵抗値の変化の割合を示す抵抗温度係数は、材料に依存する物性値であるため、本実施形態では全ひずみ受感素子と全固定抵抗素子の抵抗温度係数は等しい。また、固定抵抗素子RX、RX、RY、RYが基材21上に形成されており、ひずみ受感素子X、X、Y、Y、Z、Zの近傍に形成されているため、全ひずみ受感素子と全固定抵抗素子に影響する周囲温度の変化は実質的に同一となる。したがって、周囲温度に変化が生じた場合には、全ひずみ受感素子の抵抗値と全固定抵抗素子の抵抗値は同一の割合で変化する。 (1) By forming the fixed resistance elements RX 1 , RX 2 , RY 1 , and RY 2 in this way, the fixed resistance elements RX 1 , RX 2 , RY 1 , and RY 2 are strain-sensitive elements X 1 , X. It will be formed of the same material as 2 , Y 1 , Y 2 , Z 1 , and Z 2 , and at a position close to these. Here, since the resistance temperature coefficient indicating the rate of change of the resistance value with respect to the temperature change is a physical property value depending on the material, the resistance temperature coefficients of the total strain-sensitive element and the total fixed resistance element are equal in the present embodiment. Further, the fixed resistance elements RX 1 , RX 2 , RY 1 , and RY 2 are formed on the base material 21, and are in the vicinity of the strain-sensitive elements X 1 , X 2 , Y 1 , Y 2 , Z 1 , and Z 2 . Since it is formed in, the change in ambient temperature that affects the total strain sensitive element and the total fixed resistance element is substantially the same. Therefore, when the ambient temperature changes, the resistance value of the total strain-sensitive element and the resistance value of the total fixed resistance element change at the same rate.

第1ブリッジ回路BC1、第2ブリッジ回路BC2、第3ブリッジ回路BC3においては、それぞれに含まれる抵抗素子(ひずみ受感素子及び固定抵抗素子)の間で抵抗値のバランスが変化した場合に、端子T、T間、端子T、T間、端子T、T間に電位差が生じ、これに基づきひずみが検出される。したがって周囲温度の変化によりひずみ受感素子の抵抗値及び固定抵抗素子の抵抗値の間のバランスが変化した場合には、このバランスの変化により計測誤差が生じ得る。しかしながら、本実施形態においては、周囲温度に変化が生じた場合には、全ひずみ受感素子の抵抗値と全固定抵抗素子の抵抗値が同一の割合で変化するため、周囲の温度が変化した場合でも各素子間の抵抗値のバランスは変化せず、計測誤差の発生が抑制される。なお、回路パターンCPの形成時に、一体の塊りとして準備された材料(銅、銅合金等)の近傍の部位を用いてひずみ受感素子等を形成することで、ひずみ受感素子X、X、Y、Y、Z、Z、固定抵抗素子RX、RX、RY、RY、配線Wの抵抗温度係数をより均一とでき、計測誤差の発生をより良好に抑制することができる。 In the first bridge circuit BC1, the second bridge circuit BC2, and the third bridge circuit BC3, when the balance of resistance values changes between the resistance elements (distortion-sensitive element and fixed resistance element) included in each, the terminals between T 2, T 3, between the terminals T 6, T 7, the potential difference between the terminals T 4, T 8 occurs, the strain on the basis of which is detected. Therefore, when the balance between the resistance value of the strain-sensitive element and the resistance value of the fixed resistance element changes due to a change in the ambient temperature, a measurement error may occur due to this change in the balance. However, in the present embodiment, when the ambient temperature changes, the resistance value of the total strain-sensitive element and the resistance value of the total fixed resistance element change at the same rate, so that the ambient temperature changes. Even in this case, the balance of resistance values between the elements does not change, and the occurrence of measurement error is suppressed. When the circuit pattern CP is formed, the strain-sensitive element X 1 is formed by forming a strain-sensitive element or the like using a portion near the material (copper, copper alloy, etc.) prepared as an integral mass. The temperature coefficient of resistance of X 2 , Y 1 , Y 2 , Z 1 , Z 2 , fixed resistance element RX 1 , RX 2 , RY 1 , RY 2 , and wiring W can be made more uniform, and the occurrence of measurement error is better. It can be suppressed.

(2)本実施形態のように、第1ブリッジ回路BC1の固定抵抗素子RX、RX、第2ブリッジ回路BC2の固定抵抗素子RY、RYを、基材21の不感領域21n1、21n2に形成し、不感領域21n1、21n2を、本体部10のひずみが生じない部分(起歪領域の外側)に貼り付けた場合には、固定抵抗素子RX、RX、RY、RYを温度補償用のダミーゲージとして作用させることができる。したがって、周囲温度の変化により起歪板11を含む本体部10に膨張や収縮が生じた場合にも、この膨張や収縮によるひずみ受感素子X、X、Y、Yの抵抗値の変化を補償して、計測誤差の発生を抑制することができる。 (2) As in the present embodiment, the fixed resistance elements RX 1 and RX 2 of the first bridge circuit BC1 and the fixed resistance elements RY 1 and RY 2 of the second bridge circuit BC 2 are arranged in the dead regions 21n1 and 21n2 of the base material 21. When the dead regions 21n1 and 21n2 are attached to the portion of the main body 10 where distortion does not occur (outside the strain-causing region), the fixed resistance elements RX 1 , RX 2 , RY 1 , and RY 2 are formed. It can act as a dummy gauge for temperature compensation. Therefore, even if the expansion or contraction occurs in the body portion 10 including a strain generating plate 11 due to a change in ambient temperature, sensitive elements X 1 strain according to the expansion or contraction, X 2, Y 1, Y 2 of the resistance value It is possible to compensate for the change in the above and suppress the occurrence of measurement error.

(3)固定抵抗素子RX、RX、RY、RYを基材21上にプリントして形成することにより、第1ブリッジ回路BC1、第2ブリッジ回路BC2、第3ブリッジ回路BC3を、それぞれ、基材21上で完結した閉回路として形成することができる。 (3) The first bridge circuit BC1, the second bridge circuit BC2, and the third bridge circuit BC3 are formed by printing the fixed resistance elements RX 1 , RX 2 , RY 1 , and RY 2 on the base material 21. Each can be formed as a complete closed circuit on the substrate 21.

ブリッジ回路を構成するひずみ受感素子を基材上にプリントし、ブリッジ回路を構成する固定抵抗素子を基材の外部、例えば信号処理部に設ける場合には、ブリッジ回路を閉回路とするために、基材上のひずみ受感素子と信号処理部の固定抵抗素子とをリード線等により接続する必要がある。この場合、基材上の配線とリード線との接続は、基材上に設けられた電極にリード線を接合して行うが、電極とリード線との接合部に接合抵抗が生じるとこれがブリッジ回路内の抵抗となり大きなひずみ検出誤差の原因となるため、接合方法は、接合抵抗が実質的に無視できるほど小さいはんだ接合に限られている。 When the strain-sensitive element constituting the bridge circuit is printed on the base material and the fixed resistance element constituting the bridge circuit is provided outside the base material, for example, in the signal processing unit, the bridge circuit is closed. It is necessary to connect the strain-sensitive element on the base material and the fixed resistance element of the signal processing unit with a lead wire or the like. In this case, the wiring on the base material and the lead wire are connected by joining the lead wire to the electrode provided on the base material, but when a joining resistance occurs at the joint portion between the electrode and the lead wire, this is a bridge. The bonding method is limited to solder bonding in which the bonding resistance is substantially negligible, as it becomes a resistance in the circuit and causes a large strain detection error.

しかしながら、はんだ接合を良好に行うためには、基材上に比較的大きな電極を設け、且つ複数の電極間のピッチを確保する必要があるため、基材が大きくなってしまう。また、はんだ接合を良好に行うためにはある程度の厚みを有してはんだを盛る必要があるため、3軸力センサの小型化の妨げにもなる。 However, in order to perform good solder bonding, it is necessary to provide a relatively large electrode on the base material and secure a pitch between the plurality of electrodes, so that the base material becomes large. Further, in order to perform good solder bonding, it is necessary to pile up the solder with a certain thickness, which hinders the miniaturization of the triaxial force sensor.

これに対し、本実施形態では、第1ブリッジ回路BC1、第2ブリッジ回路BC2、第3ブリッジ回路BC3が、それぞれ、基材21上で完結した閉回路として形成されており、端子T〜Tを介した基材21と信号処理部との接続は、第1ブリッジ回路BC1、第2ブリッジ回路BC2、第3ブリッジ回路BC3を電源や演算部に接続するための接合にすぎない。したがって、本実施形態においては、端子T〜Tとリード線L〜Lとの接合部において接合抵抗の発生が許容され、はんだ接合以外の任意の接合方法、例えば異方性導電フィルムを用いた接合を採用することができる。なお、異方性導電フィルムを用いることにより、電極の大きさ、電極間のピッチ、接合部の厚さをいずれもはんだ接合の場合の10分の1程度に抑えることができるため、3軸力センサ100の小型化を望む場合には異方性導電フィルムによる接合が有利である。 In contrast, in the present embodiment, the first bridge circuit BC1, second bridge circuit BC2, the third bridge circuit BC3, respectively, is formed as a closed circuit was completed on the substrate 21, the terminal T 1 through T The connection between the base material 21 and the signal processing unit via 8 is merely a connection for connecting the first bridge circuit BC1, the second bridge circuit BC2, and the third bridge circuit BC3 to the power supply and the arithmetic unit. Therefore, in the present embodiment, the generation of bonding resistance is allowed at the bonding portion between the terminals T 1 to T 8 and the lead wires L 1 to L 8, and any bonding method other than solder bonding, for example, an anisotropic conductive film, is allowed. It is possible to adopt the joining using. By using an anisotropic conductive film, the size of the electrodes, the pitch between the electrodes, and the thickness of the joint can all be suppressed to about 1/10 of that in the case of solder bonding, so that the triaxial force can be suppressed. When it is desired to reduce the size of the sensor 100, bonding with an anisotropic conductive film is advantageous.

本実施形態の3軸力センサ100及びひずみゲージ20の効果は以下の通りである。 The effects of the 3-axis force sensor 100 and the strain gauge 20 of the present embodiment are as follows.

本実施形態のひずみゲージ20は、第1ブリッジ回路BC1の固定抵抗素子RX、RX、第2ブリッジ回路BC2の固定抵抗素子RY、RYを基材21上に形成しているため、上記(2)、(3)の効果を奏することができ、更に固定抵抗素子RX、RX、RY、RYをひずみ受感素子X、X、Y、Yと同一の材料により形成しているため上記(1)の効果を奏することができる。 In the strain gauge 20 of the present embodiment, the fixed resistance elements RX 1 and RX 2 of the first bridge circuit BC1 and the fixed resistance elements RY 1 and RY 2 of the second bridge circuit BC 2 are formed on the base material 21. The effects of (2) and (3) above can be achieved, and the fixed resistance elements RX 1 , RX 2 , RY 1 , and RY 2 are the same as the strain-sensitive elements X 1 , X 2 , Y 1 , and Y 2 . Since it is formed of a material, the effect of (1) above can be obtained.

本実施形態のひずみゲージ20においては、受感領域21sには、ひずみ受感素子X、X、Y、Y、Z、Zのみが形成されており、端子T〜T及び固定抵抗素子RX、RX、RY、RYは不感領域21n1、21n2に形成されている。したがって、受感領域21sの径(寸法)を小さくすることができ、ひいては3軸力センサ100の起歪板11を小さくすることができる。起歪板11の小型化は3軸力センサ100の小型化につながり好もしい。 In the strain gauge 20 of the present embodiment, only the strain-sensitive elements X 1 , X 2 , Y 1 , Y 2 , Z 1 , and Z 2 are formed in the strain-sensitive region 21s, and the terminals T 1 to T are formed. 8 and the fixed resistance elements RX 1 , RX 2 , RY 1 , and RY 2 are formed in the dead regions 21n1 and 21n2. Therefore, the diameter (dimension) of the sensitive region 21s can be reduced, and the strain generating plate 11 of the triaxial force sensor 100 can be reduced. The miniaturization of the strain generating plate 11 leads to the miniaturization of the 3-axis force sensor 100, which is preferable.

本実施形態のひずみゲージ20においては、電極T〜Tが不感領域21n1、21n2に設けられているため、必要に応じて、受感領域21sの径を大きくすることなく、電極T〜Tの寸法を大きくし、リード線等との接合作業を容易とすることができる。 In the strain gauge 20 of the present embodiment, since the electrode T 1 through T 8 is provided in the dead region 21N1,21n2, if necessary, without increasing the diameter of the sensitive area 21s, electrodes T 1 ~ The size of T 8 can be increased to facilitate the joining work with the lead wire or the like.

本実施形態のひずみゲージ20の基材21は、受感領域21sと不感領域21n1、21n2の間に、受感領域21s及び不感領域21n1、21n2よりも幅の狭い連結部21c1、21c2を有するため、受感領域21s及び不感領域21n1、21n2を、連結部21c1、21c2との接続部に規制されることなく様々な態様で配置することができる。 Since the base material 21 of the strain gauge 20 of the present embodiment has connecting portions 21c1 and 21c2 narrower than the sensitive regions 21s and the dead regions 21n1 and 21n2 between the sensitive regions 21s and the dead regions 21n1 and 21n2. The sensitive region 21s and the insensitive regions 21n1 and 21n2 can be arranged in various ways without being restricted by the connecting portion with the connecting portion 21c1 and 21c2.

本実施形態の3軸力センサ100は、ひずみゲージ20を備えるため、ひずみゲージ20の効果と同様の効果を奏することができる。 Since the triaxial force sensor 100 of the present embodiment includes the strain gauge 20, the same effect as that of the strain gauge 20 can be obtained.

上記実施形態において、次の変形態様を採用することもできる。 In the above embodiment, the following modification can also be adopted.

ひずみゲージ20において、ひずみ受感素子Z、Zは、不感領域21n1及び/又は不感領域21n2に形成されていてもよい。この場合、不感領域21n1、21n2にはたわみが生じないため、ひずみ受感素子Z、Zは実質的に固定抵抗素子(第3方向固定抵抗素子)として作用する。 In the strain gauge 20, the strain-sensitive elements Z 1 and Z 2 may be formed in the dead region 21n1 and / or the dead region 21n2. In this case, since the deflection in the dead zones 21n1,21n2 does not occur, sensitive elements Z 1, Z 2 strain acts as a substantially fixed resistance element (third direction fixed resistance element).

ひずみ受感素子Z、Zが固定抵抗素子として作用する場合も、第1ブリッジ回路BC1を用いたX方向荷重の検出、第2ブリッジ回路BC2を用いたY方向荷重の検出は、上記実施形態と同様に行うことができる。また、Z方向荷重の検出も行うことができる。荷重作用部12にZ方向荷重が作用してひずみ検出素子X、X、Y、Yに抵抗値の変化が生じると、第1ブリッジ回路BC1の合成抵抗、第2ブリッジ回路BC2の合成抵抗がそれぞれ変化し、ひずみ受感素子Z、Zの抵抗値が一定であっても、第3ブリッジ回路BC3の素子間の抵抗値のバランスが変化するためである。 Even when the strain-sensitive elements Z 1 and Z 2 act as fixed resistance elements, the detection of the load in the X direction using the first bridge circuit BC1 and the detection of the load in the Y direction using the second bridge circuit BC2 are carried out as described above. It can be done in the same way as the form. It is also possible to detect the load in the Z direction. When a Z-direction load acts on the load acting unit 12 to change the resistance value of the strain detection elements X 1 , X 2 , Y 1 , and Y 2 , the combined resistance of the first bridge circuit BC1 and the combined resistance of the second bridge circuit BC2 This is because the combined resistance changes and the balance of the resistance values between the elements of the third bridge circuit BC3 changes even if the resistance values of the strain-sensitive elements Z 1 and Z 2 are constant.

ひずみゲージ20は、ひずみ受感素子Z、Zを有さなくても良い。この場合は例えば、第1ブリッジ回路BC1、第2ブリッジ回路BC2は、ひずみ受感素子Z、Zに代えて、2本の円弧状の配線Wで接続される。 The strain gauge 20 does not have to have the strain sensitive elements Z 1 and Z 2 . In this case, for example, the first bridge circuit BC1, second bridge circuit BC2 is, instead of the strain sensitive elements Z 1, Z 2, are connected by two arcuate lines W.

ひずみ受感素子Z、Zが存在しない場合も、第1ブリッジ回路BC1を用いたX方向荷重の検出、第2ブリッジ回路BC2を用いたY方向荷重の検出は、上記実施形態と同様に行うことができる。このような変形態様のひずみゲージ20は、2軸力センサにおいて用いることができる。または、このような変形態様のひずみゲージが有する第1ホイートストンブリッジ及び第2ホイートストンブリッジを、信号処理部に形成された固定抵抗素子で繋いで第3ホイートストンブリッジを構成して、3軸力センサにおいて用いることもできる。 Even when the strain-sensitive elements Z 1 and Z 2 are not present, the detection of the load in the X direction using the first bridge circuit BC1 and the detection of the load in the Y direction using the second bridge circuit BC2 are the same as in the above embodiment. It can be carried out. The strain gauge 20 in such a deformed form can be used in a biaxial force sensor. Alternatively, the first Wheatstone bridge and the second Wheatstone bridge of the strain gauge of such a deformation mode are connected by a fixed resistance element formed in the signal processing unit to form a third Wheatstone bridge in the three-axis force sensor. It can also be used.

ひずみゲージ20において、基材21の不感領域21n1、21n2に形成された固定抵抗素子RX、RX、RY、RYは、これらの少なくとも1つを基材21上に残し、他を基材21の外部、例えば信号処理部に設けても良い。このような態様であっても、第1ブリッジ回路BC1を構成する固定抵抗素子RX、RX及び第2ブリッジ回路BC2を構成する固定抵抗素子RY、RYの少なくとも1つを基材21上の不感領域21n1及び/又は21n2に設けることにより、ひずみゲージ20及び3軸力センサ100における温度誤差を抑制する効果を奏することができる。 In the strain gauge 20, the fixed resistance elements RX 1 , RX 2 , RY 1 , and RY 2 formed in the dead regions 21n1 and 21n2 of the base material 21 leave at least one of them on the base material 21 and are based on the other. It may be provided outside the material 21, for example, in a signal processing unit. Even in such an embodiment, at least one of the fixed resistance elements RX 1 and RX 2 constituting the first bridge circuit BC 1 and the fixed resistance elements RY 1 and RY 2 constituting the second bridge circuit BC 2 is used as the base material 21. By providing the above dead regions 21n1 and / or 21n2, it is possible to exert the effect of suppressing the temperature error in the strain gauge 20 and the triaxial force sensor 100.

受感領域21sのy方向(第2方向)の一方側に設けられた不感領域21n1において、固定抵抗素子RX、RXと端子T〜Tとをy方向(第2方向)に直交するx方向(第1方向)に沿って一列に配置してもよく、受感領域21sのy方向(第2方向)の他方側に設けられた不感領域21n2において、固定抵抗素子RY、RYと端子T〜Tとをy方向(第2方向)に直交するx方向(第1方向)に沿って一列に配置してもよい。これにより、不感領域21n1、21n2をより細長い部分に貼り付けることができ、例えば本体部10の保持板13を省略し、起歪板11の側面のみに不感領域21n1、21n2を貼り付けることができる。 In the dead region 21n1 provided on one side of the sensitive region 21s in the y direction (second direction), the fixed resistance elements RX 1 and RX 2 and the terminals T 1 to T 4 are orthogonal to the y direction (second direction). It may be arranged in a row along the x direction (first direction), and the fixed resistance elements RY 1 and RY may be arranged in the dead region 21n2 provided on the other side of the sensitive region 21s in the y direction (second direction). 2 and the terminals T 5 to T 8 may be arranged in a row along the x direction (first direction) orthogonal to the y direction (second direction). As a result, the dead areas 21n1 and 21n2 can be attached to a more elongated portion. For example, the holding plate 13 of the main body 10 can be omitted, and the dead areas 21n1 and 21n2 can be attached only to the side surface of the strain raising plate 11. ..

図6に示す通り、不感領域21n1の受感領域21sに近い部分に固定抵抗素子RX、RXが、受感領域21sから遠い部分に端子T〜Tが形成されていてもよい。すなわち、不感領域21n1においては、端子T〜Tが固定抵抗素子RX、RXの受感領域21sとは反対側に設けられていてもよい。不感領域21n2における固定抵抗素子RY、RY及び端子T〜Tの配置も同様である。このように端子T〜Tを外側に配置することで、端子T〜Tへのリード線等の接合がより容易となる。 As shown in FIG. 6, the fixed resistance element RX 1 to a portion close to the sensitive region 21s of the dead region 21n1, RX 2 may also be the terminal T 1 through T 4 to portion distant from the sensitive region 21s are formed. That is, in the dead region 21n1, terminals T 1 to T 4 may be provided on the side opposite to the sensitive region 21s of the fixed resistance elements RX 1 and RX 2 . Placement of fixed resistor RY 1, RY 2 and the terminal T 5 through T 8 in the dead region 21n2 versa. By arranging the terminals T 1 to T 8 on the outside in this way, it becomes easier to join the lead wires and the like to the terminals T 1 to T 8 .

端子T〜Tのいずれか1つ以上が、受感領域21sに形成されていてもよい。この場合、荷重作用部12の下方に貼り付けられてひずみが生じにくい中心cの近傍に設けることが望ましい。 Any one or more of the terminals T 1 through T 8 may be formed in the sensitive region 21s. In this case, it is desirable to provide it in the vicinity of the center c, which is attached below the load acting portion 12 and hardly causes strain.

受感領域21sにおいて、ひずみ受感素子Z、Zは、ひずみ受感素子X、X、Y、Yの中心c側(内側)に配置されていてもよい。また、ひずみ受感素子X、X、Y、Yはそれぞれ、そのグリッドの幅方向が受感領域21sの周方向となるよう円弧状に形成されていてもよい。このようなひずみゲージ20は、荷重作用部12が軸Aを中心とする円筒状である本体部10に貼り付けて良好に使用することができる。 In the strain-sensitive region 21s, the strain-sensitive elements Z 1 and Z 2 may be arranged on the center c side (inside) of the strain-sensitive elements X 1 , X 2 , Y 1 and Y 2 . Further, each of the strain-sensitive elements X 1 , X 2 , Y 1 , and Y 2 may be formed in an arc shape so that the width direction of the grid is the circumferential direction of the sensitivity region 21s. Such a strain gauge 20 can be satisfactorily used by attaching the load acting portion 12 to the main body portion 10 having a cylindrical shape centered on the shaft A.

ひずみゲージ20の基材21の形状は任意であり、連結部21c1、21c2を有さない矩形状や楕円形状であってもよく、不感領域21n1、21n2のいずれか一方を有するのみでもよい。不感領域21n1、21n2のいずれか一方のみを有する基材21においては、この不感領域に固定抵抗素子RX、RX、RY、RY、端子T〜Tのすべてが形成され得る。その他、基材21は、多軸力センサの起歪板に貼り付けられる受感領域と、当該領域の外側に配置される不感領域とを備える任意の形状とすることができる。 The shape of the base material 21 of the strain gauge 20 is arbitrary, and may be a rectangular shape or an elliptical shape having no connecting portions 21c1 and 21c2, or may have only one of the dead regions 21n1 and 21n2. In the base material 21 having only one of the dead regions 21n1 and 21n2, all of the fixed resistance elements RX 1 , RX 2 , RY 1 , RY 2 , and terminals T 1 to T 8 can be formed in this dead region. In addition, the base material 21 may have an arbitrary shape including a sensitive region attached to the strain generating plate of the multiaxial force sensor and a dead region arranged outside the region.

本体部10の保持板13は、起歪板11の外周から、起歪板11と平行に延びる平板であってもよい。この場合は、ひずみゲージ20の基材21は、折り曲げることなく、起歪板11及び保持板13に貼り付けられる。また、本体部10は保持板13を有さなくてもよい。この場合は、起歪板11の側面11cに不感領域21n1、21n2の全域を貼り付け得る。その他、不感領域21n1、21n2は起歪板11の側面11cに貼り付けられていなくてもよく、本体部10に貼り付けられていなくてもよい。受感領域21sが起歪板11の裏面11bに貼り付けられた状態における不感領域21n1、21n2の配置は、多軸センサの本体部の形状や多軸センサの用途に応じて適宜決定することができる。 The holding plate 13 of the main body 10 may be a flat plate extending in parallel with the strain generating plate 11 from the outer circumference of the strain generating plate 11. In this case, the base material 21 of the strain gauge 20 is attached to the strain raising plate 11 and the holding plate 13 without bending. Further, the main body 10 does not have to have the holding plate 13. In this case, the entire area of the dead regions 21n1 and 21n2 can be attached to the side surface 11c of the strain generating plate 11. In addition, the dead areas 21n1 and 21n2 may not be attached to the side surface 11c of the strain generating plate 11, or may not be attached to the main body 10. The arrangement of the dead regions 21n1 and 21n2 in the state where the sensitive region 21s is attached to the back surface 11b of the strain generating plate 11 can be appropriately determined according to the shape of the main body of the multi-axis sensor and the application of the multi-axis sensor. it can.

上記実施形態のひずみゲージ20を、多軸力センサ以外の任意のセンサの起歪部材に用いることもできる。 The strain gauge 20 of the above embodiment can also be used as a strain generating member of any sensor other than the multiaxial force sensor.

本発明の特徴を維持する限り、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。 As long as the features of the present invention are maintained, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and other modes considered within the scope of the technical idea of the present invention are also included within the scope of the present invention. ..

本発明のひずみゲージ及び多軸力センサは、荷重検出における温度変化の影響を抑制でき、ロボット、ゲーム機器、各種計測機器、その他の機器における安定性、信頼性の向上に寄与することができる。 The strain gauge and the multi-axial force sensor of the present invention can suppress the influence of temperature changes in load detection, and can contribute to the improvement of stability and reliability in robots, game machines, various measuring devices, and other devices.

10 本体部
11 起歪板(起歪部材)
12 荷重作用部
13 保持板
14 周壁
15 脚部
20 ひずみゲージ
21 基材
21s 受感領域
21c1、21c2 連結領域
21n1、21n2 不感領域
BC1 第1ブリッジ回路(第1ホイートストンブリッジ回路)
BC2 第2ブリッジ回路(第2ホイートストンブリッジ回路)
BC3 第3ブリッジ回路(第3ホイートストンブリッジ回路)
RX、RX 固定抵抗素子(第1方向固定抵抗素子)
RY、RY 固定抵抗素子(第2方向固定抵抗素子)
〜T 端子
、X ひずみ受感素子(第1方向ひずみ受感素子)
、Y ひずみ受感素子(第2方向ひずみ受感素子)
、Z ひずみ受感素子(第3方向ひずみ受感素子)
10 Main body 11 Distortion plate (distortion member)
12 Load acting part 13 Holding plate 14 Peripheral wall 15 Leg part 20 Strain gauge 21 Base material 21s Sensitive area 21c1, 21c2 Connecting area 21n1, 21n2 Insensitive area BC1 First bridge circuit (first Wheatstone bridge circuit)
BC2 2nd bridge circuit (2nd Wheatstone bridge circuit)
BC3 3rd bridge circuit (3rd Wheatstone bridge circuit)
RX 1 and RX 2 Fixed resistance element (1st direction fixed resistance element)
RY 1 , RY 2 fixed resistance element (second direction fixed resistance element)
T 1 to T 8 terminals X 1 , X 2 Strain-sensitive element (first-direction strain-sensitive element)
Y 1 , Y 2 strain-sensitive element (second-direction strain-sensitive element)
Z 1 and Z 2 strain-sensitive elements (third-direction strain-sensitive elements)

Claims (7)

第1方向に作用する荷重の第1ホイートストンブリッジ回路による検出、及び第1方向に直交する第2方向に作用する荷重の第2ホイートストンブリッジ回路による検出に用いられる起歪体であって、A strain-causing body used for detecting a load acting in the first direction by a first Wheatstone bridge circuit and detecting a load acting in a second direction orthogonal to the first direction by a second Wheatstone bridge circuit.
起歪部材と、 Distortion member and
前記起歪部材上に設けられた回路パターンとを備え、 It is provided with a circuit pattern provided on the strain-causing member.
前記起歪部材は、検出対象の荷重を受けてひずみが生じる起歪領域と、前記起歪領域とは異なる領域とを有し、 The strain-causing member has a strain-causing region in which strain is generated by receiving a load to be detected, and a region different from the strain-causing region.
前記回路パターンは、第1ホイートストンブリッジ回路を構成する2つの第1方向ひずみ受感素子と、第2ホイートストンブリッジ回路を構成する2つの第2方向ひずみ受感素子と、第1ホイートストンブリッジ回路を構成する第1方向固定抵抗素子及び第2ホイートストンブリッジ回路を構成する第2方向固定抵抗素子の少なくとも一方を含み、 The circuit pattern comprises two first-direction strain-sensitive elements constituting the first Wheatstone bridge circuit, two second-direction strain-sensitive elements constituting the second Wheatstone bridge circuit, and a first Wheatstone bridge circuit. The first-direction fixed resistance element and the second-direction fixed resistance element constituting the second Wheatstone bridge circuit are included.
前記2つの第1方向ひずみ受感素子、前記2つの第2方向ひずみ受感素子、並びに前記第1方向固定抵抗素子及び第2方向固定抵抗素子の少なくとも一方は同一材料で形成されており、 At least one of the two first-direction strain-sensitive elements, the two second-direction strain-sensitive elements, and the first-direction fixed resistance element and the second-direction fixed resistance element are made of the same material.
前記2つの第1方向ひずみ受感素子及び前記2つの第2方向ひずみ受感素子は前記起歪領域に設けられており、前記第1方向固定抵抗素子及び第2方向固定抵抗素子の少なくとも一方は前記起歪領域とは異なる領域に設けられている起歪体。 The two first-direction strain-sensitive elements and the two second-direction strain-sensitive elements are provided in the strain-causing region, and at least one of the first-direction fixed resistance element and the second-direction fixed resistance element is provided. A strain-causing body provided in a region different from the strain-causing region.
前記回路パターンは、第1ホイートストンブリッジ回路を構成する2つの第1方向固定抵抗素子と第2ホイートストンブリッジ回路を構成する2つの第2方向固定抵抗素子とを含み、The circuit pattern includes two first-direction fixed resistance elements constituting the first Wheatstone bridge circuit and two second-direction fixed resistance elements constituting the second Wheatstone bridge circuit.
前記2つの第1方向ひずみ受感素子、前記2つの第2方向ひずみ受感素子、前記2つの第1方向固定抵抗素子、及び前記2つの第2方向固定抵抗素子は同一材料で形成されており、 The two first-direction strain-sensitive elements, the two second-direction strain-sensitive elements, the two first-direction fixed resistance elements, and the two second-direction fixed resistance elements are made of the same material. ,
前記2つの第1方向固定抵抗素子、及び前記2つの第2方向固定抵抗素子は前記起歪領域とは異なる領域に設けられている請求項1に記載の起歪体。 The strain-causing body according to claim 1, wherein the two first-direction fixed resistance elements and the two second-direction fixed resistance elements are provided in a region different from the strain-causing region.
前記回路パターンは少なくとも1つの端子を更に含み、The circuit pattern further includes at least one terminal.
前記少なくとも1つの端子が、前記起歪領域とは異なる領域に設けられている請求項1又は2に記載の起歪体。 The strain-causing body according to claim 1 or 2, wherein the at least one terminal is provided in a region different from the strain-causing region.
前記起歪領域とは異なる領域において、前記少なくとも1つの端子が、前記第1方向固定抵抗素子及び第2方向固定抵抗素子の少なくとも一方の前記起歪領域とは反対側に設けられている請求項3に記載の起歪体。Claim that the at least one terminal is provided on the side opposite to the strain-causing region of at least one of the first-direction fixed resistance element and the second-direction fixed resistance element in a region different from the strain-causing region. The strain-causing body according to 3. 前記起歪領域とは異なる領域は、前記起歪領域の両側に一対設けられている請求項1〜4のいずれか一項に記載の起歪体。The strain-causing body according to any one of claims 1 to 4, wherein a region different from the strain-causing region is provided in pairs on both sides of the strain-causing region. 前記回路パターンは2つの第3方向ひずみ受感素子又は2つの第3方向固定抵抗素子を更に含み、The circuit pattern further includes two third direction strain sensitive elements or two third direction fixed resistance elements.
前記2つの第3方向ひずみ受感素子又は2つの第3方向固定抵抗素子は、第1ホイートストンブリッジ回路と第2ホイートストンブリッジ回路とを接続して第3ホイートストンブリッジ回路を構成する請求項1〜5のいずれか一項に記載の起歪体。 Claims 1 to 5 that the two third-direction strain-sensitive elements or the two third-direction fixed resistance elements connect a first Wheatstone bridge circuit and a second Wheatstone bridge circuit to form a third Wheatstone bridge circuit. The strain-causing body according to any one of the above items.
請求項1〜6のいずれか一項に記載の起歪体と、The strain-causing body according to any one of claims 1 to 6,
前記起歪部材に接続された荷重作用部とを備えるセンサ。 A sensor including a load acting portion connected to the strain generating member.
JP2019195921A 2019-10-29 2019-10-29 Strain gauge and multi-axial force sensor Active JP6767559B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019195921A JP6767559B2 (en) 2019-10-29 2019-10-29 Strain gauge and multi-axial force sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019195921A JP6767559B2 (en) 2019-10-29 2019-10-29 Strain gauge and multi-axial force sensor

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017132793A Division JP6611762B2 (en) 2017-07-06 2017-07-06 Strain gauge and multi-axis force sensor

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2020024218A JP2020024218A (en) 2020-02-13
JP2020024218A5 JP2020024218A5 (en) 2020-10-01
JP6767559B2 true JP6767559B2 (en) 2020-10-14

Family

ID=69618590

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019195921A Active JP6767559B2 (en) 2019-10-29 2019-10-29 Strain gauge and multi-axial force sensor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6767559B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113916416B (en) * 2021-09-23 2023-05-16 北京科技大学 High-permeability strain non-sensitive electronic skin and preparation method thereof

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0943069A (en) * 1995-07-28 1997-02-14 Matsushita Refrig Co Ltd Three-axial force sensor
JP5008188B2 (en) * 2007-05-31 2012-08-22 ミネベア株式会社 Triaxial force sensor and triaxial force detection method
JP2010164495A (en) * 2009-01-19 2010-07-29 Minebea Co Ltd Triaxial force sensor
JP6616806B2 (en) * 2017-07-06 2019-12-04 ミネベアミツミ株式会社 Strain gauge and 3-axis force sensor
JP6611761B2 (en) * 2017-07-06 2019-11-27 ミネベアミツミ株式会社 Strain gauge and multi-axis force sensor
JP6611762B2 (en) * 2017-07-06 2019-11-27 ミネベアミツミ株式会社 Strain gauge and multi-axis force sensor

Also Published As

Publication number Publication date
JP2020024218A (en) 2020-02-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6611762B2 (en) Strain gauge and multi-axis force sensor
JP6616806B2 (en) Strain gauge and 3-axis force sensor
US11293818B2 (en) Strain gauge and multi-axis force sensor
JP5007083B2 (en) Force sensor chip
JP5008188B2 (en) Triaxial force sensor and triaxial force detection method
JP6092326B2 (en) Torque sensor
JP6428982B1 (en) Torque sensor
US6378381B1 (en) Sensor using capacitance element
US8966996B2 (en) Force sensor
US6512364B1 (en) Testing sensor
US7500406B2 (en) Multiaxial sensor
JP5174343B2 (en) Force sensor chip
JP6611761B2 (en) Strain gauge and multi-axis force sensor
JP2010164495A (en) Triaxial force sensor
JP6767559B2 (en) Strain gauge and multi-axial force sensor
JP5046321B2 (en) 3-axis force sensor
JP6837113B2 (en) Strain gauge and multi-axial force sensor
JP6836641B2 (en) Strain gauge and 3-axis force sensor
JP6058858B1 (en) Acceleration sensor
JP2008224406A (en) Physical quantity sensor
JP6010678B1 (en) Acceleration sensor
JPH03249530A (en) Distribution type tactile sensor
JP2001153735A (en) Load cell
JPH0627089U (en) 3D semiconductor force sensor
JPH02203229A (en) Force detecting device

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200703

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200703

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200821

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20200908

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200917

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6767559

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150