JP6776151B2 - 起歪体およびその起歪体を備えた力覚センサ - Google Patents
起歪体およびその起歪体を備えた力覚センサ Download PDFInfo
- Publication number
- JP6776151B2 JP6776151B2 JP2017033432A JP2017033432A JP6776151B2 JP 6776151 B2 JP6776151 B2 JP 6776151B2 JP 2017033432 A JP2017033432 A JP 2017033432A JP 2017033432 A JP2017033432 A JP 2017033432A JP 6776151 B2 JP6776151 B2 JP 6776151B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- strain
- central portion
- outer peripheral
- main surface
- strain sensors
- 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
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
- G01L1/22—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
- G01L1/2206—Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports
- G01L1/2231—Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports the supports being disc- or ring-shaped, adapted for measuring a force along a single direction
- G01L1/2237—Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports the supports being disc- or ring-shaped, adapted for measuring a force along a single direction the direction being perpendicular to the central axis
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
- G01L1/22—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
- G01L1/225—Measuring circuits therefor
- G01L1/2262—Measuring circuits therefor involving simple electrical bridges
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/26—Auxiliary measures taken, or devices used, in connection with the measurement of force, e.g. for preventing influence of transverse components of force, for preventing overload
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
- G01L5/16—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring several components of force
- G01L5/161—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring several components of force using variations in ohmic resistance
- G01L5/162—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring several components of force using variations in ohmic resistance of piezoresistors
Description
[構成]
全体構成
図1、図2を用いて第1実施形態に係る起歪体の全体構成について説明する。図1は、第1実施形態に係る起歪体の全体構成を示す斜視図である。図2は、図1の起歪体の平面構成を示す平面図である。
図3を用いて第1実施形態に係る起歪体16の詳細な平面構成について説明する。図3は、起歪体16の歪センサ等が設けられた主表面側から見た中央部161および接続部163を詳細に示す平面図である。
図5は、第1実施形態に係る起歪体16のブリッジ回路およびフルブリッジ回路を示す回路図である。
図7は、第1実施形態に係る起歪体16の製造方法を説明するためのフローチャートである。
以上説明したように、第1実施形態に係る起歪体16は、実質的に歪が生じない中央部161の主要面上に設けられ、複数の歪センサS1〜S32と共にブリッジ回路BF2、BF4、BF6、BF8を構成する複数の参照抵抗SR4〜SR30を備える(図3)。このように、参照抵抗RS4〜RS30は、歪センサS1〜S32と同一の起歪体16の主表面上に一体的に設けられる。その結果、歪センサS1〜S32と参照抵抗RS4〜RS30との間に生じる温度誤差および外部ノイズの影響を低減でき、検出精度を向上することができる。
図8乃至図10を用いて第2実施形態に係る起歪体16Aを説明する。第2実施形態は、起歪体の裏面側の接続部に歪増大部としての溝(溝構造)GRを備える一例に関する。図8は、第2実施形態に係る起歪体16Aの裏面側から見た全体構造を示す斜視図である。図9は、図8の破線で囲った部分を拡大した歪増大部を示す断面図である。
第2実施形態に係る起歪体16Aの構造および動作によれば、少なくとも第1実施形態と同様の作用効果が得られる。
図11乃至図18を用いて第3実施形態を説明する。第3実施形態は、第1実施形態に係る起歪体16を力覚センサに適用した一例に関する。第3実施形態に係る力覚センサは、例えばロボットアーム等に用いられ、XYZ方向の力およびトルクを検出するための6軸力覚センサである。
図11は、第1実施形態に係る起歪体16を備えた力覚センサ10の外観を示す斜視図である。図12は、図11の力覚センサ10を示す分解斜視図である。
図13を用いて力覚センサ10に実装される状態の起歪体16について詳細に説明する。図13は、力覚センサ10に実装される状態の起歪体16を示す断面図である。
上記構成の力覚センサ10の検出動作について簡単に説明する。ここでは、Z軸方向において可動体12のほぼ中央部分に加えられた外力(荷重)を検出する場合を一例に挙げる。
ここで、異方性導電フィルム181を用いて、電極171の端子とFPCであるリード配線182の端子とを互いに電気的に接続するためには、主に、ACF転写(ラミネーション)工程、FPC位置合わせ(アライメント)工程、および圧着硬化工程の3つの工程(ST1〜ST3)が必要となる。
起歪体16を備えた第3実施形態に係る力覚センサ10の構造および動作によれば、少なくとも第1実施形態と同様の作用効果が得られる。
図19を用いて第4実施形態を説明する。第4実施形態は、歪センサのその他の配置の一例に関する。図19は、第4実施形態に係る起歪体の主表面側から見た全体構成を示す斜視図である。
第4実施形態に係る起歪体16Bは、第2接続部163bに設けられる8個の第2歪センサS1、S2、S15、S16、S17、S18、S25、S26が、その他の第2歪センサと同程度に溝GRから十分な距離LSを有して配置されている(図19)。
以上、第1乃至第4実施形態を一例に挙げて説明したが、本発明の実施形態は、上記第1乃至第4実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変形が可能であることは勿論である。
Claims (7)
- 中央部と、
前記中央部の周囲を囲む外周部と、
前記中央部と前記外周部とを接続する複数の接続部と、
前記接続部の主表面上に設けられる複数の第1および第2歪センサと、
前記中央部の主表面上に設けられ、前記複数の第1歪センサと共にブリッジ回路を構成する複数の参照抵抗と、
前記接続部の主表面上に設けられ、一対の直列接続された前記複数の第2歪センサが並列に接続されたフルブリッジ回路と、を具備し、
前記中央部は、外部の第1支持部材に接続され、
前記外周部は、外部の第2支持部材に接続され、
前記外周部および前記接続部は、前記中央部よりも弾性変形しやすい
起歪体。 - 前記中央部および前記接続部の主表面上に設けられ、前記複数の第1および第2歪センサと前記複数の参照抵抗とを電気的に接続する配線と、
前記中央部の主表面上に設けられ、前記配線と電気的に接続され、前記ブリッジ回路および前記フルブリッジ回路の検出信号を取り出すための電極と、を更に具備する
請求項1に記載の起歪体。 - 前記第1および第2歪センサは、金属薄膜抵抗体である
請求項1又は2に記載の起歪体。 - 前記第1および第2歪センサは、クロムおよび窒素を含む
請求項3に記載の起歪体。 - 前記複数の第1および第2歪センサ、前記複数の参照抵抗、前記配線、および前記電極の前記主表面上における配置は、前記外周部の角部を結んだ対角線において鏡像対称となるように構成される
請求項2に記載の起歪体。 - 中央部と、
前記中央部の周囲を囲む外周部と、
前記中央部と前記外周部とを接続する複数の接続部と、
前記接続部の主表面上に設けられる複数の第1および第2歪センサと、
前記中央部の主表面上に設けられ、前記複数の第1歪センサと共にブリッジ回路を構成する複数の参照抵抗と、
前記接続部の主表面上に設けられ、一対の直列接続された前記複数の第2歪センサが並列に接続されたフルブリッジ回路と、
を具備する起歪体と、
円筒状の本体と、
前記本体に対して動作可能な円筒状の可動体と、を具備し、
前記起歪体の前記中央部は、支持部材である前記本体または前記可動体の一方に接続され、
前記起歪体の前記外周部は、支持部材である前記本体または前記可動体の他方に接続され、
前記可動体の前記本体に対する動作に伴う前記外周部および前記接続部は、前記中央部よりも弾性変形しやすい
力覚センサ。 - 前記可動体の周囲に等間隔に設けられた少なくとも3つの円形の開口部と、
前記開口部のそれぞれの内部に配置され、前記開口部の直径より小さな第1外径を有する第1側面を備えるストッパと、
前記ストッパを前記本体に固定する固定部材と、を更に具備する
請求項6に記載の力覚センサ。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017033432A JP6776151B2 (ja) | 2017-02-24 | 2017-02-24 | 起歪体およびその起歪体を備えた力覚センサ |
CN201780087147.0A CN110325831A (zh) | 2017-02-24 | 2017-11-29 | 应变体及具备该应变体的力传感器 |
EP17897304.6A EP3588039A4 (en) | 2017-02-24 | 2017-11-29 | ELASTIC BODY AND FORCE SENSOR PROVIDED WITH THE ELASTIC BODY |
PCT/JP2017/042907 WO2018154898A1 (ja) | 2017-02-24 | 2017-11-29 | 起歪体およびその起歪体を備えた力覚センサ |
US16/549,193 US20190376855A1 (en) | 2017-02-24 | 2019-08-23 | Strain body and force sensor provided with the strain body |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017033432A JP6776151B2 (ja) | 2017-02-24 | 2017-02-24 | 起歪体およびその起歪体を備えた力覚センサ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018138885A JP2018138885A (ja) | 2018-09-06 |
JP6776151B2 true JP6776151B2 (ja) | 2020-10-28 |
Family
ID=63253191
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017033432A Active JP6776151B2 (ja) | 2017-02-24 | 2017-02-24 | 起歪体およびその起歪体を備えた力覚センサ |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20190376855A1 (ja) |
EP (1) | EP3588039A4 (ja) |
JP (1) | JP6776151B2 (ja) |
CN (1) | CN110325831A (ja) |
WO (1) | WO2018154898A1 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6794293B2 (ja) * | 2017-02-24 | 2020-12-02 | 日本電産コパル電子株式会社 | 起歪体およびその起歪体を備えた力覚センサ |
JP6776152B2 (ja) | 2017-02-24 | 2020-10-28 | 日本電産コパル電子株式会社 | 起歪体およびその起歪体を備えた力覚センサ |
JP2022142117A (ja) * | 2021-03-16 | 2022-09-30 | ミネベアミツミ株式会社 | センサチップ、力覚センサ装置 |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3272006A (en) * | 1963-07-25 | 1966-09-13 | Allegany Instr Company | Tension and compression loadmeasuring device |
CN85104807B (zh) * | 1985-06-02 | 1986-08-06 | 哈尔滨工业大学 | 多量程测力传感器 |
US4911023A (en) * | 1986-07-15 | 1990-03-27 | Ricoh Company, Ltd. | Force sensing apparatus |
JP2793012B2 (ja) * | 1990-05-28 | 1998-09-03 | 株式会社ユニシアジェックス | 荷重検出装置 |
US5526700A (en) * | 1995-09-29 | 1996-06-18 | Akeel; Hadi A. | Six component force gage |
US20050115329A1 (en) * | 2003-10-23 | 2005-06-02 | Gregory Otto J. | High temperature strain gages |
JP4303091B2 (ja) * | 2003-11-10 | 2009-07-29 | ニッタ株式会社 | 歪みゲージ型センサおよびこれを利用した歪みゲージ型センサユニット |
FR2883372B1 (fr) * | 2005-03-17 | 2007-06-29 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif de mesure de force par detection resistive a double pont de wheastone |
CN100405033C (zh) * | 2005-08-19 | 2008-07-23 | 重庆建设摩托车股份有限公司 | 应变式多分量力传感器 |
JP5248221B2 (ja) * | 2008-06-30 | 2013-07-31 | 株式会社ワコー | 力覚センサおよびその組立方法 |
JP5572001B2 (ja) * | 2010-04-23 | 2014-08-13 | 本田技研工業株式会社 | 物理量センサ |
CN201795774U (zh) * | 2010-06-28 | 2011-04-13 | 胡光良 | 附着式电阻应变传感器 |
JP5817371B2 (ja) | 2011-09-15 | 2015-11-18 | トヨタ自動車株式会社 | トルク計測装置 |
CN202676329U (zh) * | 2012-07-04 | 2013-01-16 | 永运电子有限公司 | 一种压力传感器 |
-
2017
- 2017-02-24 JP JP2017033432A patent/JP6776151B2/ja active Active
- 2017-11-29 EP EP17897304.6A patent/EP3588039A4/en not_active Withdrawn
- 2017-11-29 WO PCT/JP2017/042907 patent/WO2018154898A1/ja unknown
- 2017-11-29 CN CN201780087147.0A patent/CN110325831A/zh active Pending
-
2019
- 2019-08-23 US US16/549,193 patent/US20190376855A1/en not_active Abandoned
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN110325831A (zh) | 2019-10-11 |
EP3588039A1 (en) | 2020-01-01 |
JP2018138885A (ja) | 2018-09-06 |
US20190376855A1 (en) | 2019-12-12 |
WO2018154898A1 (ja) | 2018-08-30 |
EP3588039A4 (en) | 2021-05-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6776152B2 (ja) | 起歪体およびその起歪体を備えた力覚センサ | |
JP6869710B2 (ja) | 起歪体およびその起歪体を備えた力覚センサ | |
US8438931B2 (en) | Semiconductor strain sensor | |
JP6776151B2 (ja) | 起歪体およびその起歪体を備えた力覚センサ | |
JP4929858B2 (ja) | センサ装置 | |
JP6794293B2 (ja) | 起歪体およびその起歪体を備えた力覚センサ | |
JP7073471B2 (ja) | 起歪体 | |
WO2019098001A1 (ja) | 静電容量式圧力センサ | |
JP4951930B2 (ja) | 半導体集積センサ | |
US20220039262A1 (en) | Flexible printed wiring board, joined body, pressure sensor and mass flow controller | |
JP3308368B2 (ja) | 三軸圧電加速度センサー | |
WO2021125014A1 (ja) | フォースセンサ | |
WO2022025232A1 (ja) | 変形検出センサ | |
JP7339619B2 (ja) | 荷重変換器 | |
JP4399545B2 (ja) | 触覚センサおよび多点型触覚センサ | |
CN117629469A (zh) | 压力传感器模组及其制作方法 | |
JP2024065855A (ja) | 触覚センサ | |
JP2022183589A (ja) | 荷重測定システム、荷重変換器 | |
JP2022115282A (ja) | 歪みセンサ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200110 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200707 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200824 |
|
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: 20201007 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6776151 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |