JPH01312433A - Contact force sensor - Google Patents

Contact force sensor

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JPH01312433A
JPH01312433A JP14363088A JP14363088A JPH01312433A JP H01312433 A JPH01312433 A JP H01312433A JP 14363088 A JP14363088 A JP 14363088A JP 14363088 A JP14363088 A JP 14363088A JP H01312433 A JPH01312433 A JP H01312433A
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JP
Japan
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cell
silicon cell
rubber sheet
pressure sensor
conductive rubber
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JP14363088A
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Tsuneki Shinokura
篠倉 恒樹
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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Abstract

PURPOSE:To detect the deflection of a silicon cell highly sensitively by supporting both ends of the lower surface of the square silicon cell on which a bridge circuit and the like, wherein a strain gage is assembled, are arranged with the supporting parts of the frame of a supporting stage. CONSTITUTION:A supporting stage 4 has a frame part 5 and supporting parts 6 which support both end parts of a silicon cell 1 that is coupled into the frame part 5. The stage is constituted with an insulating material. An insulating layer 7 is formed on the surface of a conductive part 1A on the cell 1. A strain gage 8 is formed on the insulating layer 7. A wiring pattern 9 is further formed. The cell 1 is supported on the supporting parts 6, with the surface on which the gage 8 and the like are formed facing downward. A conductive rubber sheet 11 is brought into close contact with the upper surface of the cell 1. A solder bump 3 for each terminal which is provided on the lower surface side of the cell 1 is connected to an electrode on a printed wiring board 13. Such contact force sensors are used as an array wherein a plurality of the sensors are arranged in a matrix pattern.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野1 本発明は、圧覚センサに関し、詳しくはロボットのハン
ド等に装着され、把握物から受ける力をに、固定された
場所で作業するものが多く、従ってその作業範囲や機能
にも限界があり、例えば車輌工業用の溶接ロボットは生
産ライン上のある特定個所に設置され、溶接アームの移
動によって車体の溶接を行うものでロボット自体が自ら
判断して溶接を行うものではない。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field 1] The present invention relates to a pressure sensor, and more specifically, it is often attached to a robot's hand, etc., and works in a fixed place to receive force from an object to be grasped. Therefore, there are limits to their work scope and functionality.For example, welding robots for the vehicle industry are installed at a specific location on the production line, and weld the vehicle body by moving the welding arm, so the robot itself does not make decisions on its own. It is not intended for welding.

しかし、最近では人間の五感に相当する感覚機能や認識
機能をもついわゆる知能ロボットが開発され、しだいに
実用化されつつある。
However, in recent years, so-called intelligent robots with sensory and cognitive functions comparable to the five human senses have been developed and are gradually being put into practical use.

ところで、これらの知能ロボットには各種感覚を検知す
るためのセンサを取付ける必要がある。
By the way, these intelligent robots need to be equipped with sensors to detect various senses.

その代表的なセンサは視覚センサと圧覚(触覚)センサ
であり、特に圧覚センサは物の把握1把持などの作業に
不可欠なものといってよい。
Typical sensors are visual sensors and pressure (tactile) sensors, and pressure sensors in particular can be said to be indispensable for tasks such as grasping objects.

なお、このような知能ロボット用の圧覚センサに要求さ
れる機能には次のような項目をあげることができる。
The following functions are required for pressure sensors for intelligent robots.

(1)高感度1力を検出する感度が高く、例えば−素子
で数グラムの荷重の検出が 可能であること。
(1) High sensitivity High sensitivity for detecting a single force, for example, it is possible to detect a load of several grams with a negative element.

(2)広ダイナミックレンジ二できるだけ動作範囲が広
いこと。
(2) Wide dynamic range 2. The operating range should be as wide as possible.

(3)高信頼性・耐久性=A酷な環境に耐えること。(3) High reliability and durability = A. To withstand harsh environments.

(4)線形性・少ヒステリシス:圧力と出力が比例し、
ヒステリシスが少ないこと。
(4) Linearity/low hysteresis: Pressure and output are proportional,
Less hysteresis.

(5)応答速度:信号処理の応答速度が高いこと。(5) Response speed: The response speed of signal processing is high.

(6)柔軟性二人間の手の皮膚のように柔軟性が保たれ
、把持物をソフトに把持で きること。
(6) Flexibility Maintains flexibility like the skin of two people's hands and allows objects to be gripped softly.

(7)すべり感覚・圧力だけでなく、できればすべりを
も検出できること。
(7) It should be possible to detect not only slip sensation and pressure, but also slip if possible.

(8)小型でかつ安価:薄くて小型で製造コストや材料
コストが低順であ ること。
(8) Compact and inexpensive: Thin and compact with low manufacturing and material costs.

これらのうちいくつかの要求を満足する圧覚センサがこ
れまでに提案ないし実用化されており、たとえばマイク
ロスイッチのオン・オフを利用するものや感圧ゴムシー
ト(導電ゴムシート)を利用するもの、あるいは光の反
射量の変化を利用すンサが力を受けると“オン”の状態
になるものであるが、これは力の有無を検出するだけで
、その力の大きさを連続的に検出することには通してい
ない。
Pressure sensors that meet some of these requirements have been proposed or put into practical use, such as those that use on/off microswitches, those that use pressure-sensitive rubber sheets (conductive rubber sheets), Alternatively, a sensor that uses changes in the amount of reflected light turns on when it receives a force, but this only detects the presence or absence of a force, and continuously detects the magnitude of that force. I haven't gotten into that.

また、感圧ゴムシートを利用するものは、1枚の導電ゴ
ムシートを2枚の電極で挟み、電極に力を加えることに
よってシート抵抗が変化することを利用したものである
が、加えられた力とセンナ信号出力との間に直線性が得
られない上にヒステリシスが生じやすく、またゴムシー
トが使用されるために耐熱性が低いという問題がある。
In addition, those that use pressure-sensitive rubber sheets utilize the fact that a conductive rubber sheet is sandwiched between two electrodes and the sheet resistance changes by applying force to the electrodes. There are problems in that linearity cannot be obtained between the force and the senna signal output, hysteresis tends to occur, and heat resistance is low because a rubber sheet is used.

更にまた、光の反射量の変化を利用するものは、透明な
アクリル板の表面に多数の円錐状の突起を有するゴムシ
ートをあてがい、そのアクリル板の裏面に鏡体または受
光素子を配置しておき、そのアクリル板の横方向からア
クリル板内に光を照射すると、外力の大きさに応じて上
述のゴムシートの突起が変化するので、そのへこみ具合
を鏡かまたは受光素子で検知するものである。しかし形
態の圧覚センサが提案ないし試作されているが、いずれ
も上述の機能を十分に満足するに至っておらず、そのた
め高感度で真に実用性の高い圧見センサの開発が強く望
まれている。
Furthermore, a device that utilizes changes in the amount of light reflection involves placing a rubber sheet with many conical protrusions on the surface of a transparent acrylic plate, and placing a mirror or light-receiving element on the back side of the acrylic plate. When light is irradiated into the acrylic board from the lateral direction of the acrylic board, the protrusions of the rubber sheet mentioned above change depending on the magnitude of the external force, and the extent of the dents can be detected using a mirror or a light-receiving element. be. However, although various types of pressure sensors have been proposed or prototyped, none of them fully satisfy the above-mentioned functions. Therefore, there is a strong desire to develop a highly sensitive and truly practical pressure sensor. .

本発明は、上述の問題点に鑑み、実用的性能が高く、し
かも構造が簡単で製作が容易であり、薄型かつ高密度に
配列できる圧覚センサを提供することを目的とする。
In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a pressure sensor that has high practical performance, has a simple structure, is easy to manufacture, and can be thin and arranged in high density.

[問題点を解決するための手段] かかる目的を達成するために、本発明は、窓壁枠部がマ
トリックス状に形成された支持台と、半導体歪ゲージを
組込んだブリッジ回路、およびブリッジ回路に対するス
イッチ手段および端子が配設された面を下側にして、窓
壁枠部の支持部によって両端が支持された複数個の方形
型シリコンセルと、複数個の方形型シリコンセルの上面
に共通に配設され、端子のうちの所定の端子と電気的に
接続された導電ゴムシートとを具えたことを特徴とする
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention provides a support base in which a window wall frame portion is formed in a matrix shape, a bridge circuit incorporating a semiconductor strain gauge, and a bridge circuit. Common to a plurality of rectangular silicon cells whose both ends are supported by support parts of a window wall frame section with the surface on which switch means and terminals for the The device is characterized by comprising a conductive rubber sheet disposed in the terminal and electrically connected to a predetermined terminal of the terminals.

ジの組込まれたホイートストンブリッジ、スイッチ手段
5はんだバンブと共に接地端子が形成されたシリコンセ
ル下面側にフレキシブルプリント配線基板をその電極を
介して接合させ、シリコンセルの下面側に設けた接地端
子を導電性のあるシリコンセル自体を介してその上面側
に布設した導電ゴムシートと電気的に接続させ、接地が
得られるようにしたので、個々のシリコンセルに接地端
子を設けて、それぞれの接地端子から接地線を引出す必
要がなくなり、複数のシリコンセル間に跨って配設され
るプリント基板内の信号線をそれぞれ簡略化することが
でき、コスト低減に貢献すると共に実用性の高い薄型で
高密度に配列できる圧覚センサを提供することができる
A flexible printed wiring board is bonded to the bottom side of the silicon cell where a ground terminal is formed together with a solder bump and a switch means 5 via its electrode, and the ground terminal provided on the bottom side of the silicon cell is conductive. Since we were able to obtain grounding by electrically connecting the conductive rubber sheet placed on the top side of the silicon cell itself through the silicon cell itself, we installed a ground terminal on each silicon cell and connected it from each ground terminal. There is no need to draw out the ground wire, and the signal lines in the printed circuit board that span multiple silicon cells can be simplified, contributing to cost reduction and making it highly practical and thin and high-density. It is possible to provide a pressure sensor that can be arrayed.

[実施例] 以下に、図面に基づいて本発明の実施例を詳細かつ具体
的に説明する。
[Examples] Examples of the present invention will be described below in detail and specifically based on the drawings.

まず、第6A図および第6B図によって両端支持梁とし
た本発明にかかるシリコンセルが撓む原理について述べ
ることとし、いま、はんだバンブ3を有するシリコンセ
ル1の両端が第6A図に示すように支持台2によって支
持された状態でその上面の中央部に力が加えられたとす
ると、第6B図に示す如くシリコンセル1が撓むことに
よってその下面側に引張応力が発生する。
First, we will discuss the principle of bending of the silicon cell according to the present invention, which has both end support beams as shown in FIGS. 6A and 6B. If a force is applied to the center of the upper surface of the silicon cell 1 while it is supported by the support base 2, the silicon cell 1 will bend as shown in FIG. 6B, and tensile stress will be generated on the lower surface of the silicon cell 1.

そこで、上述したようなシリコンセル1の下面側に、第
7A図に示すように4つの歪ゲージR1゜R2,R3お
よびR4を配置し、更にこれらの歪ゲージR,−R4を
第7C図に示すようにしてブリッジ回路に組込み、相対
する頂点間に電圧Vを印加すると共にその一端を接地し
くG)、また、他方の相対する頂点間から引出した出力
線のそれぞれにスイッチング素子SlおよびS2を配設
することによって、歪ゲージR,−R4に上記の撓みに
よって発生した抵抗変化をスイッチング素子51および
S2の“オン”により端子Tおよびtから出力信号とし
て取出すことができる。なお、Eは電圧計である。
Therefore, four strain gauges R1, R2, R3, and R4 are arranged on the lower surface side of the silicon cell 1 as described above, as shown in FIG. 7A, and these strain gauges R, -R4 are arranged as shown in FIG. 7C. Incorporate it into a bridge circuit as shown, apply a voltage V between opposing vertices and ground one end (G), and connect switching elements Sl and S2 to each of the output lines drawn out from between the other opposing vertices. By arranging the strain gauges R and -R4, the resistance change caused by the above-described deflection can be taken out as an output signal from the terminals T and t by turning on the switching elements 51 and S2. Note that E is a voltmeter.

第7A図はこのようにして半導体シリコン材料によりシ
リコンセル1を形成し、その上に歪ゲージR0〜R4と
ブリッジ回路からの出力線にスイッチング素子Slおよ
びS2を、更にまた、出力端子Tおなお、第6A図およ
び第6B図で示したような梁部材となるものに半導体シ
リコンを使用した理由は、半導体シリコンであればウェ
ハプロセスによって歪ゲージR,−R4およびスイッチ
ング素子51゜S2や配線ならびにT、t、s、Vの各
端子に形成されるはんだバンブ3を一貫した成膜技術の
処理工程で形成することができることによる。更にまた
、このようなシリコンセルの形成によって梁部材の小型
化、薄型化を実現することが可能となる。またここで形
成されるスイッチング素子Sl。
In FIG. 7A, a silicon cell 1 is formed from a semiconductor silicon material in this way, and strain gauges R0 to R4 and switching elements Sl and S2 are connected to the output line from the bridge circuit, and furthermore, an output terminal T and a silicon cell 1 are formed on the silicon cell 1. The reason why semiconductor silicon was used for the beam members shown in FIGS. 6A and 6B is that semiconductor silicon can be used for strain gauges R, -R4, switching elements 51°S2, wiring, and This is because the solder bumps 3 formed on the T, t, s, and V terminals can be formed in a consistent process using a film forming technology. Furthermore, by forming such a silicon cell, it is possible to make the beam member smaller and thinner. Also, the switching element Sl formed here.

S2は、例えば電界効果型トランジスタである。S2 is, for example, a field effect transistor.

第1図は本発明の基本的構成を示す図であり、ここで、
4は支持台であり、支持台4は態形の枠部5、枠部5に
嵌込まれたシリコンセル1の両端部を支持する支持部6
とを有し、絶縁部材で構成される。またここで、シリコ
ンセル1には第2図に示すように、その母体をなす導電
部IA(P層)の面にいわゆるPN接合による絶縁層7
(N層)を形成しておき、その絶縁層7に歪ゲージ8が
P層として形成されるもので、更にアルミニウム等によ
る配線パターン9が形成され、また、接地用端子10が
半導体プロセスにより導電部IAをそのまま残すように
して、その上に形成される。
FIG. 1 is a diagram showing the basic configuration of the present invention, where:
Reference numeral 4 denotes a support stand, and the support stand 4 includes a frame portion 5 of the form, and support portions 6 that support both ends of the silicon cell 1 fitted into the frame portion 5.
and is composed of an insulating member. In addition, as shown in FIG. 2, the silicon cell 1 has an insulating layer 7 formed by a so-called PN junction on the surface of the conductive part IA (P layer) that forms the base thereof.
A strain gauge 8 is formed as a P layer on the insulating layer 7, and a wiring pattern 9 made of aluminum or the like is further formed, and a grounding terminal 10 is made conductive by a semiconductor process. The part IA is left intact and formed thereon.

そこで、このようにして構成したシリコンセル1を歪ゲ
ージ8等が形成されている面を下側にして第1図に示す
ように支持部6に支持させた上、導電ゴムシート11を
シリコンセル1の上面(M2図では下面側に相当する)
に例えば導電性接着剤21により密着させて、更にその
上に柔軟な保護用の例えば絶縁性ゴムシート等による皮
膜12を設け、電気的、熱的に導電ゴムシート11を保
護する。すなわち、このように構成することによって、
第2図に示した接地用端子10はシリコンセル1の導電
部IAを介して導電ゴムシート11に電気的に接続され
ることになり、従ってシリコンセル1自体にスルーホー
ルを設ける必要もなく、導電ゴムシート11が接地用配
線の役目を担持する。
Therefore, the silicon cell 1 constructed in this way is supported by the support part 6 with the surface on which the strain gauge 8 etc. are formed facing downward, as shown in FIG. 1 top surface (corresponds to the bottom side in the M2 diagram)
For example, a conductive adhesive 21 is used to adhere the conductive rubber sheet 11, and a flexible protective film 12 made of, for example, an insulating rubber sheet is provided thereon to electrically and thermally protect the conductive rubber sheet 11. In other words, by configuring like this,
The grounding terminal 10 shown in FIG. 2 is electrically connected to the conductive rubber sheet 11 via the conductive part IA of the silicon cell 1, so there is no need to provide a through hole in the silicon cell 1 itself. The conductive rubber sheet 11 plays the role of grounding wiring.

13はシリコンセル1の下面側に配設されるフレキシブ
ルプリント配線基板であり、フレキシブルプリント配線
基板13にはその両面に後述するようなプリント配線が
なされおり、シリコンセル1の下面側に設けられた各端
子のはんだバンブ3がフレキシブルプリント配線基板1
3上の不図示の電極とはんだ付けによって接続される。
Reference numeral 13 denotes a flexible printed wiring board disposed on the lower surface side of the silicon cell 1. The flexible printed wiring board 13 has printed wiring as described later on both sides thereof. The solder bumps 3 of each terminal are connected to the flexible printed wiring board 1
It is connected to an electrode (not shown) on 3 by soldering.

以上で単体の圧覚センサにおける構成について述べてき
たが、一般にがかる圧覚センサは上記のような単体を複
数マトリックス状に配列されたアレイとして使用される
。そこで、以下に、圧覚センサをアレイ状に構成してい
くことについて述べることとする。
Although the configuration of a single pressure sensor has been described above, such a pressure sensor is generally used as an array in which a plurality of the above-mentioned single units are arranged in a matrix. Therefore, below, we will discuss configuring pressure sensors in an array.

第3A図〜第3C図は単体の圧覚センサを3個ずつ3列
に配置する場合を示す図である。第3A図において、支
持台4は電気的絶縁性のある剛体で形成され、その下面
側には例えば第3B図に示すように列方向に形成された
溝14を有する。また、第3C図は、支持台4の個々の
枠の支持部6にシリコンセル1を嵌込んだ上、支持台下
面側の溝14に、列方向にフレキシブルプリント配線基
板13が取付けられた状態を示し、15はそのフレキシ
ブルプリント配線基板13の両面に形成された導体回路
である。
FIGS. 3A to 3C are diagrams showing a case in which three individual pressure sensors are arranged in three rows. In FIG. 3A, the support base 4 is formed of an electrically insulating rigid body, and has grooves 14 formed in the column direction on its lower surface side, for example, as shown in FIG. 3B. FIG. 3C shows a state in which the silicon cells 1 are fitted into the support parts 6 of the individual frames of the support stand 4, and the flexible printed wiring boards 13 are attached in the column direction to the grooves 14 on the lower surface of the support stand. 15 is a conductor circuit formed on both sides of the flexible printed wiring board 13.

次に、1個のシリコンセル1から引出されるべき信号線
を第4A図〜第4Cを参照して検討すると、1個のシリ
コンセル1上には第4A図に示すように構成されたホイ
ートストンブリッジ回路に対、して、端子V、S、T、
tおよびGが設けられるため、このシリコンセル1に対
応するフレキシブルプリント配線基板13上には、第4
B図および第4C図に示すように上記端子に対応した電
極v、、s、、T、、t、と電極のそれぞれからの引出
し配線LV、LS、LT、Ltとが配設されなければな
らない。ただし、ここで接地用端子Gについては先に述
べたように電極および配線の必要がなく、配線1木分が
節約される。
Next, when considering the signal lines to be drawn out from one silicon cell 1 with reference to FIGS. 4A to 4C, it is found that on one silicon cell 1 there is a For the bridge circuit, the terminals V, S, T,
t and G, a fourth
As shown in Figure B and Figure 4C, electrodes v, s, , T, , t corresponding to the above terminals and lead wires LV, LS, LT, and Lt from each of the electrodes must be provided. . However, as mentioned above, there is no need for electrodes and wiring for the grounding terminal G, and one piece of wiring can be saved.

しかし、シリコンセル1が1個でなく、マトリクス状に
配列される場合には、その列方向においても配線数が増
えるので、第4B図や第4C図で示したようにフレキシ
ブルプリント配線基板13の片面だけを使用する訳にい
かなくなる。そこでいま、列方向において5個のシリコ
ンセル1が配列される場合について、第5A図および第
5B図を参照して説明することとする。
However, when the silicon cells 1 are arranged in a matrix instead of just one, the number of wires increases in the column direction as well, so the flexible printed wiring board 13 as shown in FIGS. 4B and 4C It becomes impossible to use only one side. Therefore, the case where five silicon cells 1 are arranged in the column direction will now be described with reference to FIGS. 5A and 5B.

第5A図および第5B図は、この場合のフレキシブルプ
リント配線基板13上の電極と引出し配線の布設状態を
示すもので、ここで、1−1〜1−5はこのフレキシブ
ルプリント配線基板13に接続されるべき列方向の5個
のシリコンセル1の位置を示す。すなわち、このように
、5個のシリコンセルに対してオン・オフされなければ
ならないために、シリコンセル1−1〜1−4に対応す
る電極S6にはスルーホール20が設けられていて、ス
ルーホ−ル20を介して裏面側にスイッチ駆動用の配線
LSI〜LS4が配設される。LV、Lt、LTはそれ
ぞれ上面側に設けられたV、、t、およびT、用の引出
し配線である。
5A and 5B show the installation state of the electrodes and lead-out wiring on the flexible printed wiring board 13 in this case, where 1-1 to 1-5 are connected to the flexible printed wiring board 13. The positions of five silicon cells 1 in the column direction are shown. That is, since the five silicon cells must be turned on and off in this way, the through holes 20 are provided in the electrodes S6 corresponding to the silicon cells 1-1 to 1-4. Wiring lines LSI to LS4 for driving the switches are arranged on the back surface side via the -rule 20. LV, Lt, and LT are lead wirings for V, t, and T provided on the upper surface side, respectively.

このようにマトリックス状に構成した圧覚センサにおけ
る信号処理について述べると、まず1つのシリコンセル
に設けたスイッチ信号端子Sに信号を送信することによ
り、このシリコンセルlから2つの信号が端子Tとtを
介して得られるが、第5A図および第5B図に示すよう
に5個のシリコンセル1−1〜1−5から同時に信号を
得たのでは信号処理が困難である。そこで、まず、シリ
コンセル1−1から信号を取出す場合は、信号線LSI
を介してそのスイッチング素子を“オン“とするが、こ
の場合他の信号線LS2〜LS5には信号が送給されな
い。かくして、順次に信号線を介して各シリコンセルに
おけるスイッチング素子を“オン”にしていけばよい。
To describe signal processing in a pressure sensor configured in a matrix in this way, first, by transmitting a signal to the switch signal terminal S provided in one silicon cell, two signals are transmitted from this silicon cell L to terminals T and t. However, it is difficult to process the signals if the signals are obtained from five silicon cells 1-1 to 1-5 at the same time as shown in FIGS. 5A and 5B. Therefore, first, when taking out a signal from the silicon cell 1-1, the signal line LSI
The switching element is turned "on" via the signal lines LS2 to LS5, but in this case no signals are sent to the other signal lines LS2 to LS5. In this way, the switching elements in each silicon cell may be turned on sequentially via the signal line.

なお、第5A図および第5B図の例ではシリコンセル1
を5個配設した例について述べたが、これは、両面使用
のフレキシブルプリント配線基板13に4列の配線をし
て信号処理が可能なのは最高で5個迄ということによる
。従って列方向に配列されるシリコンセル1を4個や3
個とすることは猶更に容易である。かくして支持台4に
形成した行および列方向の枠にシリコンセル1を嵌込む
ようにしてアレイ状の圧覚センサを得ることができる。
Note that in the example of FIGS. 5A and 5B, silicon cell 1
An example in which five circuit boards are arranged has been described, but this is because a maximum of five circuits can be processed by wiring in four rows on the double-sided flexible printed wiring board 13. Therefore, the number of silicon cells 1 arranged in the column direction is 4 or 3.
It is even easier to make them individual. In this way, by fitting the silicon cells 1 into the frames formed on the support base 4 in the row and column directions, an array of pressure sensors can be obtained.

[発明の効果] 以上説明してきたように、本発明によれば、半導体歪ゲ
ージを組込んだブリッジ回路、そのスイッチ手段および
各種の端子が配設された方形型シリコンセルの下面をマ
トリックス状の枠部を具えた支持台の枠の支持部に両端
支持させ、そのシリコンセルのたわみを検出するように
したので、検出感度を高く保つことができ、また、上記
シリコンセルの下面側にフレキシブルプリント配線基板
を接合させて、スイッチ手段等への電気信号の供給およ
び歪ゲージからの信号の取出しを行うと共に、上記シリ
コンセルの上面側に導電ゴムシートを支持台の全面にわ
たって接続し、シリコンセルの下面側に設けた接地端子
に導電性のあるシリコンセル自体を介して上記導電ゴム
シートが電気的に接続されるようにしたので、接地線を
フレキシブルプリント配線基板に配設する必要がなくな
り、それだけでフレキシブルプリント配線基板上の配線
がし易くなり、全体として薄型でかつ検出精度の優れた
圧覚センサを提供することが可能となフた。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the lower surface of a rectangular silicon cell in which a bridge circuit incorporating a semiconductor strain gauge, its switch means, and various terminals are arranged is arranged in a matrix shape. Since both ends of the silicon cell are supported by the support parts of the frame of the support stand equipped with a frame part, and the deflection of the silicon cell is detected, the detection sensitivity can be kept high. The wiring board is bonded to supply electrical signals to the switch means and to take out signals from the strain gauges, and a conductive rubber sheet is connected to the upper surface of the silicon cell over the entire surface of the support base. Since the conductive rubber sheet is electrically connected to the ground terminal provided on the bottom side through the conductive silicon cell itself, there is no need to arrange the ground wire on the flexible printed wiring board, and that is all. This makes wiring on the flexible printed wiring board easier, making it possible to provide a pressure sensor that is thin overall and has excellent detection accuracy.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明圧覚センサの基本的構成を示す断面図、 第2図はそのシリコンセルの部分断面図、第3A図、第
3B図および第3C図は本発明にかかる支持台の一例を
示す斜視図1部分拡大図およびその支持台にシリコンセ
ルを装着した状態の斜視図、 第4A図はそのシリコンセル上の配線図、第4B図およ
び第4C図は本発明にかかるフレキシブルプリント配線
基板上の基本的配線状態の一例を示す平面図および側面
図、 第5A図および第5B図は本発明にかかるフレキシブル
プリント配線基板上の配線の一実施例を示すそれぞれ平
面図およびシリコンセル単位ごとの断面図、 第6A図および第6B図はそのシリコンセルの支持状態
および負荷状態をそれぞれ示す模式第7A図および第7
B図はそのシリコンセル上に配設される回路の構成図お
よびそのシリコンセルの断面図、 第7C図はそのシリコンセル上のブリッジ回路の構成図
である。 1.1−1〜1−5・・・シリコンセル、l^・・・導
電部、 3・・・はんだバンプ、 Sl、S2・・・スイッチング素子、 R0〜R4,8・・・歪ゲージ、 4・・・支持台、 5・・・枠部、 6・・・支持部、 7・・・絶縁層、 9・・・配線パターン、 io・・・接地用端子、 11・・・導電ゴムシート、 12・・・皮膜、 13・・・フレキシブルプリント配線基板、14・・・
溝、 15・・・導体回路、 V、S、T、t、G・・・端子、 V、、S、、TE、tIニー・・電極、1、V、LS、
LSI 〜LS4.LT、Lt ・・・配線、20・・
・スルーホール。 特許出願人7−?゛曹rF;凸−・;)−ゝ−二・ノ゛
1− 第2図 第3C図 第4B図    第4A図 第4C図 第5B図 第5A図 区 く ト 昧 区            区 ■                     Qトド 綜           沫
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the basic structure of the pressure sensor of the present invention, FIG. 2 is a partial cross-sectional view of its silicon cell, and FIGS. 3A, 3B, and 3C are examples of the support base according to the present invention. FIG. 4A is a wiring diagram on the silicon cell, and FIGS. 4B and 4C are a flexible printed wiring board according to the present invention. 5A and 5B are a plan view and a side view showing an example of the basic wiring state, and FIGS. 5A and 5B are a plan view and a side view showing an example of wiring on a flexible printed wiring board according to the present invention, respectively The sectional view, FIGS. 6A and 6B are schematic diagrams 7A and 7 showing the supporting state and load state of the silicon cell, respectively.
Figure B is a block diagram of a circuit arranged on the silicon cell and a cross-sectional view of the silicon cell, and Figure 7C is a block diagram of a bridge circuit on the silicon cell. 1.1-1 to 1-5... Silicon cell, l^... Conductive part, 3... Solder bump, Sl, S2... Switching element, R0 to R4, 8... Strain gauge, 4... Support stand, 5... Frame part, 6... Support part, 7... Insulating layer, 9... Wiring pattern, io... Grounding terminal, 11... Conductive rubber sheet , 12... Film, 13... Flexible printed wiring board, 14...
Groove, 15... Conductor circuit, V, S, T, t, G... Terminal, V,, S,, TE, tI knee... Electrode, 1, V, LS,
LSI ~LS4. LT, Lt...Wiring, 20...
・Through hole. Patent applicant 7-? Figure 2 Figure 3C Figure 4B Figure 4A Figure 4C Figure 5B Figure 5A

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)窓型枠部がマトリックス状に形成された支持台と
、 半導体歪ゲージを組込んだブリッジ回路、および該ブリ
ッジ回路に対するスイッチ手段および端子が配設された
面を下側にして、前記窓型枠部の支持部によって両端が
支持された複数個の方形型シリコンセルと、 該複数個の方形型シリコンセルの上面に共通に配設され
、前記端子のうちの所定の端子と電気的に接続された導
電ゴムシートと を具えたことを特徴とする圧覚センサ。
(1) A supporting base in which a window frame portion is formed in a matrix, a bridge circuit incorporating a semiconductor strain gauge, and a surface on which switch means and terminals for the bridge circuit are arranged are placed downward, and the above-mentioned A plurality of rectangular silicon cells whose both ends are supported by the supporting portions of the window frame portion; A pressure sensor comprising: a conductive rubber sheet connected to a conductive rubber sheet;
(2)特許請求の範囲第1項記載の圧覚センサにおいて
、 前記導電ゴムシートは前記複数個の方形型シリコンセル
を前記支持台の全面にわたり覆蓋することを特徴とする
圧覚センサ。
(2) The pressure sensor according to claim 1, wherein the conductive rubber sheet covers the plurality of rectangular silicon cells over the entire surface of the support base.
(3)特許請求の範囲第1項または第2項記載の圧覚セ
ンサにおいて、前記所定の端子は接地用端子であり、前
記導電ゴムシートによって接地用配線を行うことを特徴
とする圧覚センサ。
(3) The pressure sensor according to claim 1 or 2, wherein the predetermined terminal is a grounding terminal, and grounding wiring is provided by the conductive rubber sheet.
(4)特許請求の範囲第1項ないし第3項のいずれかの
項に記載の圧覚センサにおいて、フレキシブルプリント
配線基板を前記方形型シリコンセルの下面側に配置し、
該フレキシブルプリント配線基板の電極が前記所定の端
子以外の端子に電気的に接続されるようにしたことを特
徴とする圧覚センサ。
(4) In the pressure sensor according to any one of claims 1 to 3, a flexible printed wiring board is arranged on the lower surface side of the rectangular silicon cell,
A pressure sensor characterized in that an electrode of the flexible printed wiring board is electrically connected to a terminal other than the predetermined terminal.
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