JP7408638B2 - 力センサ - Google Patents
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Description
板状部材の少なくとも一方の面部の絶縁材上にひずみ受感材が配設されており、前記板状部材の前記面部に交差する方向に印加された力に応じて前記板状部材に生じるひずみを前記ひずみ受感材で感知することで、前記印加された力を感知する力センサであって、
前記ひずみ受感材は、ひずみの受感感度に方向性がないストリップ状の導電性材で構成されているとともに、前記板状部材の面部において前記力の印加部からの距離が異なる第1のリング状領域と第2のリング状領域とのそれぞれと、前記面部において前記力の印加部を中心とした円周方向をn(n≧2の整数)個に分割して形成された少なくとも1つの扇形領域とが重なる領域に配置されており、
前記少なくとも1つの扇形領域において、前記ストリップ状の導電性材は、前記第1のリング状領域に2本及び前記第2のリング状領域に2本の合計4本が、それぞれ成膜されて薄膜として形成されていると共に、導体パターンが成膜されて形成されていることで、前記4本の前記ストリップ状の導電性材によってブリッジ回路が構成されており、
前記第1のリング状領域と前記第2のリング状領域は、一方のリング状領域では伸長ひずみが発生し、他方のリング状領域では収縮ひずみが発生するように設定されている
ことを特徴とする力センサを提供する。
EZ=EX1+EX2+EY1+EY2
として算出される。
EX=EX1-EX2
として算出される。
EY=EY1-EY2
として算出される。
以上説明したように、上述の実施形態の力センサ1によれば、円板状の板状部材10の中心位置から放射方向(半径方向)に異なる位置の領域である第1のリング状領域RG1と、第2のリング状領域RG2とのそれぞれに、ひずみ受感材11を配置することで、力センサ1に印加される力を検出することができる。
<ひずみ受感材のパターンの他の例>
上述の実施形態では、ひずみ受感材11は、ストリップ状の導電性材の長手方向を板状部材10の円周方向に沿わせて配置するので、板状部材10を円周方向に分割した扇形領域のそれぞれに配設する場合には、その長手方向の長さは、その扇形領域の角度分よりも短くなって、ストリップ状の導電性材の長手方向の長さが制限され、抵抗値も制限されることになる。
EZA=EX1A+EX2A+EY1A+EY2A
EXA=EX1A-EX2A
EYA=EY1A-EY2A
として算出される。
上述の実施形態では板状部材の10の一方の面部10aにひずみ受感材11が配設されている例を説明してきたが、ひずみ受感材11は面部10aとは反対側の面部10bに配設して形成されていてもよい。その場合は生じるひずみは面部10aとは符号が反対になるだけで、同様の受感状態を示す。
Claims (11)
- 板状部材の少なくとも一方の面部の絶縁材上にひずみ受感材が配設されており、前記板状部材の前記面部に印加された力に応じて前記板状部材に生じるひずみを前記ひずみ受感材で感知することで、前記印加された力を感知する力センサであって、
前記ひずみ受感材は、ひずみの受感感度に方向性依存がないストリップ状の導電性材で構成されているとともに、前記板状部材の面部において前記力の印加部からの距離が異なる第1のリング状領域と第2のリング状領域とのそれぞれと、前記面部において前記力の印加部を中心とした円周方向をn(n≧2の整数)個に分割して形成された少なくとも1つの扇形領域とが重なる領域に配置されており、
前記少なくとも1つの扇形領域において、前記ストリップ状の導電性材は、前記第1のリング状領域に2本及び前記第2のリング状領域に2本の合計4本が、それぞれ成膜されて薄膜として形成されていると共に、導体パターンが成膜されて形成されていることで、前記4本の前記ストリップ状の導電性材によってブリッジ回路が構成されており、
前記第1のリング状領域と前記第2のリング状領域は、一方のリング状領域では伸長ひずみが発生し、他方のリング状領域では収縮ひずみが発生するように設定されている
ことを特徴とする力センサ。 - 前記板状部材は円板状の形状を有し、前記一方の面部は円形の面であり、前記力の印加部は、前記円形の前記一方の面部の中心部である
ことを特徴とする請求項1に記載の力センサ。 - 前記n個の前記扇形領域の全てにおいて、前記第1のリング状領域に薄膜として形成されている前記2本の前記ストリップ状の導電性材と、前記第2のリング状領域に薄膜として形成されている2本の前記ストリップ状の導電性材と、成膜されて形成されている導体パターンとにより形成されたブリッジ回路が構成されている
ことを特徴とする請求項1に記載の力センサ。 - 前記ひずみ受感材は、前記ストリップ状の導電性材の長手方向が、前記板状部材の前記面部に印加される前記力の印加部を中心とした放射状の方向に対して交差する方向となるように前記板状部材に配設されていることを特徴とする請求項1に記載の力センサ。
- 前記ストリップ状の導電性材は、弧形状を有していることを特徴とする請求項1に記載の力センサ。
- 前記ストリップ状の導電性材は、直線形状を有していることを特徴とする請求項1に記載の力センサ。
- 前記ストリップ状の導電性材の長手方向は、前記板状部材の前記面部に印加される前記力の印加部を中心とした放射状の方向に対して所定角度変位していることを特徴とする請求項1に記載の力センサ。
- 第1のリング状領域あるいは前記第2のリング状領域に対応して、前記力の印加部を中心とした放射状の方向に対して交差する方向に複数本の前記ストリップ状の導電性材が配設されているとともに、前記複数本の前記ストリップ状の導電性材は互いが順次連結されていることを特徴とする請求項1に記載の力センサ。
- 前記ストリップ状の導電性材は、Crおよび不可避不純物からなるCr薄膜、またはCr、N及び不可避不純物からなるCr-N薄膜で構成されていることを特徴とする請求項1に記載の力センサ。
- 前記板状部材は絶縁性基板で構成されていることを特徴とする請求項1に記載の力センサ。
- 前記絶縁性基板は金属基板に絶縁材が配設されて構成されていることを特徴とする請求項10に記載の力センサ。
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