JPH04127537U - force detection device - Google Patents
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- JPH04127537U JPH04127537U JP4320591U JP4320591U JPH04127537U JP H04127537 U JPH04127537 U JP H04127537U JP 4320591 U JP4320591 U JP 4320591U JP 4320591 U JP4320591 U JP 4320591U JP H04127537 U JPH04127537 U JP H04127537U
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 容量素子を用いた三次元方向に関する力検出
装置において、XYZ各軸方向成分の検出感度を等しく
する。
【構成】 可撓基板100の作用部110には外力が作
用し、固定部170は装置筐体240の固定される。作
用部と固定部の間には、同心円状に環状溝125,14
5,165が掘られており、環状平板部120,14
0,160と、筒状部130,150とが形成される。
作用部110には接合部材225を介して変位基板22
0が接合されている。装置筐体240の内部底面には、
絶縁層230を介して固定電極211,213,215
が形成されている。変位基板220は共通の変位電極と
して機能し、固定電極との間で容量素子を構成する。外
力の作用により、各容量素子の静電容量に変化が生じる
ので、これに基いて外力の各軸方向成分を検出する。
(57) [Summary] [Purpose] To equalize the detection sensitivity of each XYZ axis direction component in a three-dimensional force detection device using a capacitive element. [Structure] An external force acts on the acting part 110 of the flexible substrate 100, and the fixing part 170 is fixed to the device housing 240. Concentric annular grooves 125 and 14 are provided between the action part and the fixed part.
5,165 are dug, and the annular flat plate portions 120, 14
0 and 160, and cylindrical portions 130 and 150 are formed.
A displacement board 22 is connected to the action part 110 via a joining member 225.
0 is joined. On the internal bottom of the device housing 240,
Fixed electrodes 211, 213, 215 via insulating layer 230
is formed. The displacement substrate 220 functions as a common displacement electrode, and forms a capacitive element with the fixed electrode. Since the capacitance of each capacitive element changes due to the action of external force, each axial component of the external force is detected based on this change.
Description
【0001】0001
本考案は力検出装置、特に一対の電極間の静電容量の変化に基づいて、作用し た力を検出する力検出装置に関する。 The present invention is based on a force sensing device, specifically a change in capacitance between a pair of electrodes. The present invention relates to a force detection device that detects a force exerted by a force.
【0002】0002
自動車産業や機械産業などでは、作用した力を正確に検出できる力検出装置の 需要が高まっている。特に、三次元の各成分ごとに作用した力を検出しうる小型 の装置が望まれている。 In the automobile and machinery industries, force detection devices that can accurately detect applied force are needed. Demand is increasing. In particular, it is a compact device that can detect the force acting on each three-dimensional component. A device is desired.
【0003】 このような需要に応えるため、シリコンなどの半導体基板にゲージ抵抗を形成 し、外部から加わる力に基づいて基板に生じる機械的な歪みを、ピエゾ抵抗効果 を利用して電気信号に変換する力検出装置が提案されている。ただ、このような ゲージ抵抗を用いた検出装置は、製造コストが高く、温度補償が必要であるとい う問題がある。そこで、特願平2−274299号明細書において、静電容量の 変化を利用した新規な力検出装置が提案されている。この新規な力検出装置では 、固定基板上に形成された固定電極と、力の作用により変位を生じる変位電極と 、によって容量素子が構成され、この容量素子の静電容量の変化に基づいて、作 用した力の三次元成分のそれぞれが検出できる。また、特願平2−416188 号明細書には、この新規な力検出装置の製造方法が開示され、特許協力条約に基 づく国際出願に係るPCT/JP91/00428号明細書には、この新規な力 検出装置の検査方法が開示されている。0003 To meet this demand, gauge resistors are formed on semiconductor substrates such as silicon. The piezoresistive effect reduces the mechanical strain that occurs on the board due to external forces. A force detection device that converts the force into an electrical signal has been proposed. However, something like this Detection devices using gauge resistance are expensive to manufacture and require temperature compensation. There is a problem. Therefore, in the specification of Japanese Patent Application No. 2-274299, the capacitance is A novel force detection device that utilizes change has been proposed. This new force sensing device , a fixed electrode formed on a fixed substrate, and a displacement electrode that is displaced by the action of force. A capacitive element is constructed by , and the operation is performed based on the change in capacitance of this capacitive element. Each of the three-dimensional components of the applied force can be detected. Also, patent application No. 2-416188 The patent specification discloses a method for manufacturing this new force detection device, and the patent specification discloses a method for manufacturing this new force detection device, and The specification of PCT/JP91/00428 related to the international application A method of testing a detection device is disclosed.
【0004】0004
しかしながら、上述した静電容量の変化を利用した新規な力検出装置には、三 次元の各軸方向に関する検出感度にばらつきが生じるという問題がある。より具 体的には、固定基板および変位基板の基板面に平行なXY平面をもつ三次元座標 系を定義し、固定基板上に形成された固定電極と、変位基板上に形成された変位 電極と、によって構成される容量素子の静電容量の変化に基づいて、作用した力 のXYZ各軸方向成分を検出すると、X軸方向の検出感度とY軸方向の検出感度 とは同じになるが、これらとZ軸方向の検出感度との間には相違が生じる。この ように、検出感度に差が生じると、電気信号として取り出した各軸方向成分の検 出値に対して、感度補正を行う必要がある。したがって、検出信号を処理する電 気回路が複雑になるという弊害が生じる。 However, the new force detection device that uses the change in capacitance described above has three There is a problem in that the detection sensitivity in each dimensional axis direction varies. Twist Physically, it is a three-dimensional coordinate with an XY plane parallel to the substrate plane of the fixed substrate and the displacement substrate. Define a system with a fixed electrode formed on a fixed substrate and a displacement formed on a displacement substrate. The applied force is based on the change in capacitance of the capacitive element composed of the electrode and When detecting each XYZ axis direction component, the detection sensitivity in the X axis direction and the detection sensitivity in the Y axis direction are the same, but there is a difference between these and the detection sensitivity in the Z-axis direction. this If there is a difference in detection sensitivity, the detection of each axial component extracted as an electrical signal will be difficult. It is necessary to perform sensitivity correction on the output value. Therefore, the voltage that processes the detection signal is This has the disadvantage of complicating the air circuit.
【0005】 そこで本考案は、各方向成分についての検出感度ができるだけ均一になる力検 出装置を提供することを目的とする。[0005] Therefore, the present invention is a force tester whose detection sensitivity for each direction component is as uniform as possible. The purpose is to provide an output device.
【0006】[0006]
(1) 本願第1の考案は、 装置筐体に固定される固定部と、外部からの力が伝達される作用部と、固定部 と作用部との間に形成され可撓性をもった可撓部と、を有する可撓基板と、 作用部に一部分が固着された変位基板と、 この変位基板に対向するように、装置筐体に固定された固定基板と、 を備え、 固定基板上に形成された固定電極と、変位基板上に形成された変位電極と、を 対向させてなる電極対の電極間距離の変化に基づいて、外部からの力を検出する 力検出装置において、 可撓基板の基板面に対してほぼ垂直な方向を軸とする円筒の形状をした肉薄の 筒状部と、基板面に対してほぼ平行な面に沿って延びた肉薄の環状平板部と、に よって可撓部を構成したものである。 (1) The first invention of this application is A fixed part that is fixed to the device housing, an acting part to which external force is transmitted, and a fixed part and a flexible part having flexibility formed between the action part and the action part; a displacement board partially fixed to the action part; A fixed board fixed to the device housing so as to face the displacement board, Equipped with A fixed electrode formed on a fixed substrate and a displacement electrode formed on a displacement substrate. External force is detected based on changes in the distance between a pair of electrodes facing each other. In a force detection device, A thin cylindrical shape whose axis is almost perpendicular to the board surface of the flexible board. A cylindrical part and a thin annular flat plate part extending along a plane substantially parallel to the substrate surface. Therefore, it constitutes a flexible portion.
【0007】 (2) 本願第2の考案は、 装置筐体に固定される固定部と、外部からの力が伝達される作用部と、固定部 と作用部との間に形成され可撓性をもった可撓部と、を有する可撓基板と、 作用部に一部分が固着された変位基板と、 この変位基板に対向するように、装置筐体に固定された固定基板と、 を備え、 固定基板上に形成された固定電極と、変位基板上に形成された変位電極と、を 対向させてなる電極対の電極間距離の変化に基づいて、外部からの力を検出する 力検出装置において、 固定部が作用部の周囲を所定の間隔をおいて取り囲むように構成し、固定部と 作用部との間に架けられた可撓性をもった複数の架橋部によって可撓部を構成し たものである。[0007] (2) The second invention of the present application is A fixed part that is fixed to the device housing, an acting part to which external force is transmitted, and a fixed part and a flexible part having flexibility formed between the action part and the action part; a displacement board partially fixed to the action part; A fixed board fixed to the device housing so as to face the displacement board, Equipped with A fixed electrode formed on a fixed substrate and a displacement electrode formed on a displacement substrate. External force is detected based on changes in the distance between a pair of electrodes facing each other. In a force detection device, The fixed part is configured to surround the acting part at a predetermined interval, and the fixed part and The flexible part is composed of a plurality of flexible bridge parts that are bridged between the action part and the action part. It is something that
【0008】 (3) 本願第3の考案は、上述の第1または第2の考案に係る力検出装置にお いて、 可撓基板と変位基板との間に更に装置筐体に固定された補助基板を設け、変位 基板上に形成された変位電極と補助基板上に形成された固定電極と、を対向させ てなる補助電極対の電極間距離の変化を考慮して、外部からの力を検出するよう にしたものである。[0008] (3) The third invention of the present application is based on the force detection device according to the first or second invention. There, An auxiliary board fixed to the device housing is further provided between the flexible board and the displacement board, and the displacement The displacement electrode formed on the substrate and the fixed electrode formed on the auxiliary substrate are opposed to each other. In order to detect external force, the change in the distance between the auxiliary electrode pairs is taken into consideration. This is what I did.
【0009】[0009]
(1) 本願第1の考案による力検出装置では、可撓基板の可撓部が、基板面に 沿った放射状方向に対して十分な可撓性をもった筒状部と、基板面に対して垂直 な方向に対して十分な可撓性をもった環状平板部と、によって構成される。この ため、いずれの方向に関しても十分な可撓性が得られ、各方向成分についての検 出感度を均一にすることができる。 (1) In the force detection device according to the first invention of the present application, the flexible portion of the flexible substrate is attached to the substrate surface. A cylindrical part with sufficient flexibility in the radial direction and perpendicular to the board surface. and an annular flat plate portion having sufficient flexibility in various directions. this Therefore, sufficient flexibility can be obtained in any direction, and detection of each direction component can be performed. The output sensitivity can be made uniform.
【0010】 (2) 本願第2の考案による力検出装置では、可撓基板の可撓部が、複数の架 橋部によって構成される。可撓基板の各架橋部の間には、貫通孔が形成され、作 用部はこの架橋部によってのみ支持されることになる。このため、いずれの方向 に関しても十分な可撓性が得られ、各方向成分についての検出感度を均一にする ことができる。0010 (2) In the force detection device according to the second invention of the present application, the flexible portion of the flexible substrate is It is composed of a bridge section. A through hole is formed between each bridge part of the flexible substrate, and the The use part will be supported only by this bridge. For this reason, either direction It also provides sufficient flexibility in terms of direction, making the detection sensitivity uniform for each direction component. be able to.
【0011】 (3) 本願第3の考案による力検出装置では、上述の第1または第2の考案に 係る力検出装置において、更に補助電極間距離の変化を考慮した検出がなされる 。よって、より精度の高い検出が可能になる。[0011] (3) The force detection device according to the third invention of the present application does not apply to the first or second invention described above. In such a force detection device, detection is performed further taking into account changes in the distance between the auxiliary electrodes. . Therefore, more accurate detection becomes possible.
【0012】0012
以下、本考案を図示する実施例に基づいて説明する。はじめに、本考案の適用 対象となる力検出装置の基本構造およびその基本原理について簡単に述べておく 。図1は、本考案の適用対象となる力検出装置の基本構造を示す側断面図である 。この力検出装置の主たる構成要素は、固定基板10、可撓基板20、作用体3 0、そして装置筐体40である。図2に、固定基板10の下面図を示す。図2の 固定基板10をX軸に沿って切断した断面が図1に示されている。固定基板10 は、図示のとおり円盤状の基板であり、周囲は装置筐体40に固定されている。 この下面には、扇状の固定電極11〜14および円盤状の固定電極15が図のよ うに形成されている。一方、図3に可撓基板20の上面図を示す。図3の可撓基 板20をX軸に沿って切断した断面が図1に示されている。可撓基板20も、図 示のとおり円盤状の基板であり、周囲は装置筐体40に固定されている。この上 面には、扇状の変位電極21〜24および円盤状の変位電極25が図のように形 成されている。作用体30は、その上面が図3に破線で示されているように、円 柱状をしており、可撓基板20の下面に、同軸接合されている。装置筐体40は 、円筒状をしており、固定基板10および可撓基板20の周囲を固着支持してい る。 Hereinafter, the present invention will be described based on illustrated embodiments. First, application of this invention Let me briefly explain the basic structure and basic principles of the target force detection device. . FIG. 1 is a side sectional view showing the basic structure of a force detection device to which the present invention is applied. . The main components of this force detection device are a fixed substrate 10, a flexible substrate 20, and an effecting body 3. 0, and the device housing 40. FIG. 2 shows a bottom view of the fixed substrate 10. Figure 2 A cross section of the fixed substrate 10 taken along the X axis is shown in FIG. Fixed board 10 As shown in the figure, is a disk-shaped board, and the periphery is fixed to the device housing 40. On this lower surface, fan-shaped fixed electrodes 11 to 14 and a disc-shaped fixed electrode 15 are arranged as shown in the figure. It is formed like a sea urchin. On the other hand, FIG. 3 shows a top view of the flexible substrate 20. Flexible base in Figure 3 A cross section of the plate 20 taken along the X axis is shown in FIG. The flexible substrate 20 is also shown in FIG. As shown, it is a disk-shaped board, and the periphery is fixed to the device housing 40. above this On the surface, fan-shaped displacement electrodes 21 to 24 and a disk-shaped displacement electrode 25 are formed as shown in the figure. has been completed. The effecting body 30 has a circular top surface as shown by the broken line in FIG. It has a columnar shape and is coaxially joined to the lower surface of the flexible substrate 20. The device housing 40 is , has a cylindrical shape and firmly supports the fixed substrate 10 and the flexible substrate 20. Ru.
【0013】 固定基板10および可撓基板20は、互いに平行な位置に所定間隔をおいて配 設されている。いずれも円盤状の基板であるが、固定基板10は剛性が高く撓み を生じにくい基板であるのに対し、可撓基板20は可撓性をもち、力が加わると 撓みを生じる基板となっている。図1に示す例では、固定基板10は厚みを厚く することにより剛性を高めており、可撓基板20は厚みを薄くすることにより可 撓性をもたせているが、材質を変えることにより、剛性および可撓性をもたせる ようにしてもかまわない。あるいは、基板に溝を形成したり、貫通孔を形成した りして可撓性をもたせることもできる。固定基板10、可撓基板20、作用体3 0は、本来の機能を果たすことができるのであれば、どのような材質で構成して もよい。たとえば、半導体やガラスなどで構成することもできるし、金属で構成 することもできる。ただし、固定基板10および可撓基板20を金属で構成した 場合は、各電極が短絡しないように、電極との間に絶縁層を形成するなどの方法 を講じる必要がある。また、各電極層も導電性をもったものであれば、どのよう な材質で構成してもよい。[0013] The fixed substrate 10 and the flexible substrate 20 are arranged parallel to each other at a predetermined interval. It is set up. Both are disk-shaped substrates, but the fixed substrate 10 is highly rigid and does not bend. In contrast, the flexible substrate 20 has flexibility and does not easily bend when force is applied to it. This is a board that bends. In the example shown in FIG. 1, the fixed substrate 10 has a large thickness. The rigidity of the flexible substrate 20 is increased by reducing the thickness of the flexible substrate 20. It has flexibility, but by changing the material, it can be made stiffer and more flexible. It doesn't matter if you do it like this. Alternatively, grooves or through holes are formed in the substrate. It can also be made more flexible. Fixed substrate 10, flexible substrate 20, effecting body 3 What kind of material should 0 be made of as long as it can fulfill its original function? Good too. For example, it can be made of semiconductors, glass, etc., or it can be made of metal. You can also. However, if the fixed substrate 10 and the flexible substrate 20 are made of metal, In this case, methods such as forming an insulating layer between the electrodes to prevent short circuits between the electrodes. It is necessary to take the following steps. Also, if each electrode layer is also conductive, what can be done? It may be made of any material.
【0014】 いま、図1に示すように、作用体30内に作用点Pを定義し、この作用点Pを 原点とするXYZ三次元座標系を図のように定義する。すなわち、図1の右方向 にX軸、上方向にZ軸、紙面に対して垂直に紙面裏側へ向かう方向にY軸、をそ れぞれ定義する。可撓基板20のうち、作用体30が接合された中心部を作用部 、装置筐体40によって固着された周囲部を固定部、これらの間の部分を可撓部 、と呼ぶことにすれば、作用体30に外力が作用すると、可撓部に撓みが生じ、 作用部が固定部に対して変位を生じることになる。作用点Pに力が作用していな い状態では、図1に示すように、固定電極11〜15と変位電極21〜25とは 所定間隔をおいて平行な状態を保っている。いま、固定電極11〜15と、この それぞれに対向する変位電極21〜25との組み合わせを、それぞれ容量素子C 1〜C5と呼ぶことにする。ここで、たとえば、作用点PにX軸方向の力Fxが 作用すると、この力Fxは可撓基板20に対してモーメント力を生じさせ、図4 に示すように、可撓基板20に撓みが生じることになる。この撓みにより、変位 電極21と固定電極11との間隔は大きくなるが、変位電極23と固定電極13 との間隔は小さくなる。作用点Pに作用した力が逆向きの−Fxであったとする と、これと逆の関係の撓みが生じることになる。このように力Fxまたは−Fx が作用したとき、容量素子C1およびC3の静電容量に変化が表れることになり 、これを検出することにより力Fxまたは−Fxを検出することができる。この とき、変位電極22,24,25のそれぞれと固定電極12,14,15のそれ ぞれの間隔は、部分的に大きくなったり小さくなったりするが、全体としては変 化しないと考えてよい。一方、Y方向の力Fyまたは−Fyが作用した場合は、 変位電極22と固定電極12との間隔、および変位電極24と固定電極14との 間隔、についてのみ同様の変化が生じる。また、Z軸方向の力Fzが作用した場 合は、図5に示すように、変位電極25と固定電極15との間隔が小さくなり、 逆向きの力−Fzが作用した場合は、この間隔は大きくなる。このとき、変位電 極21〜24と固定電極11〜14との間隔も、小さくあるいは大きくなるが、 変位電極25と固定電極15との間隔の変化が最も顕著である。そこで、この容 量素子C5の静電容量の変化を検出することにより力Fzまたは−Fzを検出す ることができる。[0014] Now, as shown in FIG. 1, a point of action P is defined within the action body 30, and this point of action P is Define the XYZ three-dimensional coordinate system as the origin as shown in the figure. In other words, to the right in Figure 1 The Define each. The central part of the flexible substrate 20 to which the effecting body 30 is joined is referred to as an effecting part. , the peripheral part fixed by the device casing 40 is a fixed part, and the part between these parts is a flexible part. , when an external force acts on the effecting body 30, the flexible portion is bent, The acting part will be displaced relative to the fixed part. There is no force acting on the point of action P. In this state, as shown in FIG. 1, the fixed electrodes 11 to 15 and the displacement electrodes 21 to 25 are They maintain a parallel state with a predetermined interval. Now, fixed electrodes 11 to 15 and this The combinations of displacement electrodes 21 to 25 facing each other are capacitive elements C. We will call them 1 to C5. Here, for example, a force Fx in the X-axis direction is applied to the point of application P. When acted upon, this force Fx creates a moment force on the flexible substrate 20, as shown in FIG. As shown in FIG. 2, the flexible substrate 20 will be bent. This deflection causes displacement Although the distance between the electrode 21 and the fixed electrode 11 becomes larger, the distance between the displacement electrode 23 and the fixed electrode 13 increases. The distance between them becomes smaller. Suppose that the force acting on the point of application P is -Fx in the opposite direction. Then, a deflection with the opposite relationship will occur. In this way the force Fx or −Fx acts, a change will appear in the capacitance of capacitive elements C1 and C3. , by detecting this, the force Fx or -Fx can be detected. this When each of the displacement electrodes 22, 24, 25 and that of the fixed electrodes 12, 14, 15 Each interval may become larger or smaller in parts, but overall it will not change. It is safe to assume that it will not change. On the other hand, if a force Fy or -Fy in the Y direction is applied, The distance between the displacement electrode 22 and the fixed electrode 12 and the distance between the displacement electrode 24 and the fixed electrode 14 A similar change occurs only in the interval. In addition, the field where the force Fz in the Z-axis direction acts In this case, as shown in FIG. 5, the distance between the displacement electrode 25 and the fixed electrode 15 becomes smaller; If an opposite force -Fz is applied, this distance will be larger. At this time, the displacement voltage Although the distance between the poles 21 to 24 and the fixed electrodes 11 to 14 also becomes smaller or larger, The change in the distance between the displacement electrode 25 and the fixed electrode 15 is most remarkable. Therefore, this capacity Force Fz or -Fz is detected by detecting the change in capacitance of quantum element C5. can be done.
【0015】 一般に、容量素子の静電容量Cは、電極面積をS、電極間隔をd、誘電率をε とすると、 C=εS/d で定まる。したがって、対向する電極間隔が接近すると静電容量Cは大きくなり 、遠ざかると静電容量Cは小さくなる。この力検出装置は、この原理を利用し、 各電極間の静電容量の変化を測定し、この測定値に基づいて作用点Pに作用した 外力を検出するものである。すなわち、X軸方向の加速度は容量素子C1,C3 の間の容量変化に基づき、Y軸方向の加速度は容量素子C2,C4の容量変化に 基づき、Z軸方向の加速度は容量素子C5の容量変化に基づき、それぞれ検出が 行われる。[0015] Generally, the electrostatic capacitance C of a capacitive element is defined by the electrode area S, the electrode spacing d, and the dielectric constant ε. Then, C=εS/d It is determined by Therefore, when the distance between the opposing electrodes gets closer, the capacitance C increases. , the capacitance C becomes smaller as the distance increases. This force detection device utilizes this principle, The change in capacitance between each electrode was measured, and the action was applied to the point of action P based on this measurement value. It detects external force. That is, the acceleration in the X-axis direction is caused by the capacitive elements C1 and C3. Based on the capacitance change between C2 and C4, the acceleration in the Y-axis direction is Based on this, the acceleration in the Z-axis direction can be detected based on the capacitance change of capacitive element C5. It will be done.
【0016】 実際には、図6に示すような検出回路により、各軸方向の力成分が検出される 。すなわち、容量素子C1〜C5の静電容量値を、それぞれCV変換回路51〜 55によって電圧値V1〜V5に変換する。そして、X軸方向の力は、減算器6 1によって(V1−V3)なる演算を行った差電圧として端子Txに得られ、Y 軸方向の力は、減算器62によって(V2−V4)なる演算を行った差電圧とし て端子Tyに得られ、Z軸方向の力は、そのまま電圧V5として端子Tzに得ら れる。[0016] In reality, force components in each axial direction are detected by a detection circuit as shown in Figure 6. . That is, the capacitance values of capacitive elements C1 to C5 are converted to CV conversion circuits 51 to 51, respectively. 55 into voltage values V1 to V5. Then, the force in the X-axis direction is calculated by the subtractor 6 1 is obtained at the terminal Tx as a differential voltage calculated as (V1-V3), and Y The axial force is the difference voltage obtained by calculating (V2-V4) using the subtracter 62. The force in the Z-axis direction is obtained as a voltage V5 at the terminal Tz. It will be done.
【0017】 以上、図1に示す基本構造に基づいて、この力検出装置による検出原理を説明 したが、このような基本構造の力検出装置では、X軸方向、Y軸方向、そしてZ 軸方向の検出感度が均一にはならない。すなわち、各電極が図2および図3に示 すように配置されていることを考慮すれば、X軸方向の検出感度とY軸方向の検 出感度とは同じになるが、Z軸方向の検出感度はこれらと異なるものになる。一 般に、Z軸方向の検出感度は、X軸あるいはY軸方向の検出感度に比べて感度が 低下する。このように、三次元の各軸方向についての検出感度にばらつきが生じ ると、感度補正のための処理回路が必要になるため好ましくない。本考案は、こ のような各軸方向についての検出感度を均一にすることができる実用的な構造を 提示するものである。[0017] The detection principle of this force detection device has been explained above based on the basic structure shown in Figure 1. However, in a force detection device with such a basic structure, Detection sensitivity in the axial direction is not uniform. That is, each electrode is Considering that the arrangement is such that the detection sensitivity in the X-axis direction and the detection sensitivity in the Y-axis direction are Although the output sensitivity is the same, the detection sensitivity in the Z-axis direction is different from these. one In general, the detection sensitivity in the Z-axis direction is less sensitive than the detection sensitivity in the X-axis or Y-axis directions. descend. In this way, there are variations in detection sensitivity in each three-dimensional axis direction. This is not preferable because it requires a processing circuit for sensitivity correction. This invention is based on We have developed a practical structure that can make the detection sensitivity uniform in each axis direction, such as This is what we present.
【0018】 図7に、この実用的な構造をもった力検出装置の一実施例の側断面図を示す。 この力検出装置の大きな構成要素は、可撓基板100と装置本体200とである 。可撓基板100の下面図を図8に示す。図8の可撓基板100を切断線7−7 に沿って切断した断面が図7に示されていることになる。可撓基板100の全体 形状は円盤状であり、中心部から外周部へ向かって、図示のように順に、作用部 110、環状平板部120、筒状部130、環状平板部140、筒状部150、 環状平板部160、固定部170と呼ぶことにする。また、環状平板部120, 140,160および筒状部130,150を総称して可撓部と呼ぶことにする 。環状平板部120,140,160は、可撓基板100の全体的な厚みに比べ て肉厚が薄く、いわばワッシャ状をした部分である。このため、可撓基板100 の基板面に対して垂直な方向(図7における上下方向、図8における紙面に垂直 な方向)について十分な可撓性をもつ。また、筒状部130,150は、肉厚の 薄い筒状をした部分であり、可撓基板100の基板面に沿った放射状方向(図8 の紙面内において中心部から外周部へ向かう放射状の方向)について十分な可撓 性をもつ。なお、可撓基板100をこのような構造にするには、円盤状の基板に 、同心円状に環状の溝125,145,165を形成する加工を行えばよい。こ の実施例では、可撓基板100の材質として金属を用いている。[0018] FIG. 7 shows a side sectional view of an embodiment of a force detection device having this practical structure. The major components of this force detection device are a flexible substrate 100 and a device main body 200. . A bottom view of the flexible substrate 100 is shown in FIG. Cutting line 7-7 of the flexible substrate 100 in FIG. A cross section taken along the line is shown in FIG. Entire flexible substrate 100 The shape is disc-shaped, and the action parts are arranged in order from the center to the outer periphery as shown in the figure. 110, annular flat plate part 120, cylindrical part 130, annular flat plate part 140, cylindrical part 150, They will be referred to as an annular flat plate portion 160 and a fixed portion 170. Further, the annular flat plate portion 120, 140, 160 and the cylindrical portions 130, 150 will be collectively referred to as the flexible portion. . The annular flat plate portions 120, 140, 160 have a thickness that is smaller than the overall thickness of the flexible substrate 100. It is a thin, washer-like part. For this reason, the flexible substrate 100 direction perpendicular to the board surface (vertical direction in Figure 7, perpendicular to the plane of the paper in Figure 8) It has sufficient flexibility in both directions. Further, the cylindrical portions 130 and 150 have a thick wall. It is a thin, cylindrical portion, and extends in the radial direction along the substrate surface of the flexible substrate 100 (FIG. Sufficient flexibility in the radial direction from the center to the outer periphery within the plane of the paper. have sex. Note that in order to make the flexible substrate 100 have such a structure, it is necessary to , processing may be performed to form concentric annular grooves 125, 145, and 165. child In this embodiment, metal is used as the material for the flexible substrate 100.
【0019】 本願第1の考案の特徴は、このように可撓基板100の可撓部を、環状平板部 120,140,160と筒状部130,150とによって構成した点にあり、 これによりいずれの方向についても十分な可撓性が得られる。作用部110には 、ねじ穴111が設けられており、ここに作用体としてのスタイラスなどを取り 付ければ、このスタイラス先端に加わった外力が作用部110に伝達される。固 定部170を固定しておけば、可撓部の撓みにより、作用部110に変位が生じ ることになり、この変位が装置本体200において検出される。[0019] The feature of the first invention of the present application is that the flexible portion of the flexible substrate 100 is formed into an annular flat plate portion in this way. 120, 140, 160 and cylindrical parts 130, 150, This provides sufficient flexibility in either direction. In the action part 110 , a screw hole 111 is provided, into which a stylus or the like as an effecting object is inserted. When attached, external force applied to the tip of the stylus is transmitted to the action section 110. solid If the fixed part 170 is fixed, the action part 110 will be displaced due to the bending of the flexible part. Therefore, this displacement is detected in the device main body 200.
【0020】 装置本体200の中枢となる構成要素は、固定電極211〜215および変位 基板220である。固定電極211〜215は、図1に示す装置における固定電 極11〜15に対応するものであり、図2に示す固定電極11〜15と同様の位 置に配置されている。一方、変位基板220は、図1に示す装置における変位電 極21〜25に対応するものである。変位基板220の上面に5枚の変位電極を 形成するようにしてもかまわないが、この実施例では、変位基板220を金属に よって構成し、この変位基板220自身が電極として機能するようにしている。 図1に示す装置では、5枚の固定電極11〜15と、5枚の変位電極21〜25 とを、互いに対向させて5組の容量素子C1〜C5を構成したが、一方の電極を 1枚の共通電極で構成しても何ら支障はない。図7に示す実施例は、変位電極側 を1枚の共通電極で構成したものである。変位基板220上にこのような1枚の 共通電極を形成してもよいが、この実施例では、変位基板220として金属を用 いているため、変位基板220自身を共通電極として用いている。このような構 成にすれば、装置の構造を非常に単純化することができ好ましい。図7に示すよ うに、変位基板220の下面中央部には、円柱状の接合部材225の上面が固着 されており、この接合部材225の下面は、可撓基板100の作用部110の上 面に固着されている。[0020] The main components of the device body 200 are fixed electrodes 211 to 215 and displacement electrodes. This is the substrate 220. Fixed electrodes 211 to 215 are fixed electrodes in the device shown in FIG. It corresponds to the poles 11 to 15, and has the same position as the fixed electrodes 11 to 15 shown in FIG. It is located at On the other hand, the displacement substrate 220 is a displacement substrate in the device shown in FIG. This corresponds to poles 21-25. Five displacement electrodes are placed on the top surface of the displacement substrate 220. However, in this embodiment, the displacement substrate 220 is made of metal. Thus, the displacement substrate 220 itself functions as an electrode. In the device shown in FIG. 1, five fixed electrodes 11 to 15 and five displacement electrodes 21 to 25 are used. were made to face each other to form five sets of capacitive elements C1 to C5, but one electrode There is no problem in configuring it with one common electrode. In the embodiment shown in FIG. 7, the displacement electrode side is composed of one common electrode. A single sheet like this is placed on the displacement board 220. Although a common electrode may be formed, in this embodiment, metal is used as the displacement substrate 220. Therefore, the displacement substrate 220 itself is used as a common electrode. This kind of structure It is preferable that the structure of the device be made very simple. It is shown in Figure 7. In addition, the upper surface of a cylindrical joining member 225 is fixed to the center of the lower surface of the displacement board 220. The lower surface of this bonding member 225 is located above the operating portion 110 of the flexible substrate 100. fixed to the surface.
【0021】 変位基板220は、装置筐体240によって覆われている。装置筐体240は 、内部に変位基板220を収容する空間を有し、その周囲において、可撓基板1 00の固定部170の上面に接合されている。この装置筐体240の内部底面に は、絶縁層230を介して、固定電極211〜215が形成されている。すなわ ち、この実施例では、装置筐体240の内部底面が、図1に示す装置における固 定基板10に対応する。なお、ここで、絶縁層230を設けているのは、装置筐 体240を金属としたためであり、装置筐体240が絶縁体の場合には、絶縁層 230は必要ない。また、装置筐体240には、配線孔が形成されており、ここ を挿通するワイヤWによって、各電極への配線がなされている。[0021] Displacement board 220 is covered by device housing 240. The device housing 240 is , has a space for accommodating the displacement substrate 220 therein, and around the space, the flexible substrate 1 It is joined to the upper surface of the fixing part 170 of 00. On the internal bottom surface of this device housing 240 Fixed electrodes 211 to 215 are formed with an insulating layer 230 interposed therebetween. Sunawa That is, in this embodiment, the internal bottom surface of the device housing 240 is fixed in the device shown in FIG. This corresponds to the fixed substrate 10. Note that the insulating layer 230 is provided here in the device casing. This is because the body 240 is made of metal, and if the device housing 240 is an insulator, the insulating layer 230 is not necessary. Further, the device housing 240 has a wiring hole formed therein. Wiring to each electrode is performed by a wire W inserted through the electrode.
【0022】 この装置の動作は次のとおりである。作用部110に外力が作用すると、前述 のように、環状平板部120,140,160と筒状部130,150とが撓み を生じ、作用部110に変位が生じる。この変位は、接合部材225を介して変 位基板220に伝達され、固定電極211〜215と変位電極(変位基板220 の上面)との距離が変化する。この電極間距離の変化が静電容量の変化として検 出できることは、前述したとおりである。図7に示すように、図の右方向にX軸 を、図の上方向にZ軸を、図の紙面に垂直な方向にY軸を、それぞれ定義すれば 、環状平板部120,140,160によってZ軸方向に対する十分な撓みが得 られ、筒状部130,150によってX軸およびY軸方向に対する十分な撓みが 得られることになる。実際には、環状平板部120,140,160と筒状部1 30,150とが組み合わされることにより、X,Y,Z軸のすべての方向につ いて可撓性が得られる。したがって、図7に示す構造の力検出装置によれば、各 軸方向に関する検出感度を均一にすることができ、かつ、検出感度を全体的に高 めることができる。[0022] The operation of this device is as follows. When an external force acts on the acting portion 110, the above-mentioned As shown in FIG. , and a displacement occurs in the action portion 110. This displacement is changed via the joining member 225. The position is transmitted to the fixed electrodes 211 to 215 and the displacement electrode (displacement substrate 220). (top surface) changes. This change in the distance between the electrodes is detected as a change in capacitance. What can be achieved is as described above. As shown in Figure 7, If we define the Z axis in the upward direction of the figure and the Y axis in the direction perpendicular to the plane of the figure, we get , sufficient deflection in the Z-axis direction can be obtained by the annular flat plate portions 120, 140, and 160. The cylindrical portions 130 and 150 provide sufficient deflection in the X-axis and Y-axis directions. You will get it. Actually, the annular flat plate parts 120, 140, 160 and the cylindrical part 1 30 and 150 in all directions of the X, Y, and Z axes. flexibility. Therefore, according to the force detection device having the structure shown in FIG. Detection sensitivity in the axial direction can be made uniform, and detection sensitivity can be increased overall. You can
【0023】 図9は、本願第2の考案に係る力検出装置に用いる可撓基板300の下面図で ある。この可撓基板300は、図8に示す可撓基板100の4か所に四分円状の 貫通孔H1〜H4を形成したものである。すなわち、図8に示す可撓基板100 に対して、4か所をくりぬく加工を行うことによって得られる。このような貫通 孔H1〜H4を形成することにより、4つの架橋部B1〜B4が得られる。図9 に示す可撓基板300を切断線7−7で切断した断面は、図7に示す可撓基板1 00の断面と同じ構造となる。結局、中央の作用部310は、4つの架橋部B1 〜B4によって、周囲の固定部370に接続された状態となっている。作用部3 10にはねじ穴311が設けられており、ここにスタイラスなどの作用体が接続 される。このような構造をもった可撓基板300では、4つの架橋部B1〜B4 が可撓部として機能することになる。可撓基板100の代わりに、可撓基板30 0を用いれば、より感度の高い力検出装置を実現することができる。[0023] FIG. 9 is a bottom view of a flexible substrate 300 used in a force detection device according to the second invention of the present application. be. This flexible substrate 300 has four quadrant shapes on the flexible substrate 100 shown in FIG. Through holes H1 to H4 are formed. That is, the flexible substrate 100 shown in FIG. It can be obtained by hollowing out 4 places. Penetration like this By forming the holes H1 to H4, four bridge parts B1 to B4 are obtained. Figure 9 The cross section of the flexible substrate 300 shown in FIG. It has the same structure as the cross section of 00. In the end, the central action part 310 has four bridge parts B1 ~B4, it is connected to the surrounding fixing part 370. Action part 3 10 is provided with a screw hole 311, to which an action body such as a stylus is connected. be done. In the flexible substrate 300 having such a structure, there are four bridge parts B1 to B4. will function as a flexible part. Instead of the flexible substrate 100, the flexible substrate 30 If 0 is used, a force detection device with higher sensitivity can be realized.
【0024】 以上、本考案を図示する実施例に基づいて説明したが、本考案はこれらの実施 例に限定されるものではなく、この他にも種々の態様で実施できる。たとえば、 図7に示す実施例では、3つの環状平板部120,140,160と、2つの筒 状部130,150を形成しているが、環状平板部や筒状部の数は任意でかまわ ない。図10に示す実施例における可撓基板400は、ねじ穴411を有する作 用部410と、固定部450との間に、2つの環状平板部420,440と1つ の筒状部430とを設けた例である。このような構造の可撓基板400を得るに は、同心円状に2つの環状溝425,445を形成する加工を行うだけでよい。 また、電極の枚数および配置も、上述の実施例に限定されるものではない。三次 元方向の力を検出するためには、図7に示す実施例のように、一方を5枚、他方 を共通の1枚の電極で構成するのが最も実用的であるが、一方を4枚、他方を共 通の1枚の電極で構成してもかまわない。また、二次元や一次元の力を検出する だけであれば、電極の枚数は更に減らすことができる。また、変位基板220の 変位状態を検出するための方法は、容量素子による静電容量の変化を検出する方 法に限定されるものではない。たとえば、図7に示す装置において、固定電極2 11〜215と変位基板220との間に、圧電素子を挿入するようにすれば、こ の圧電素子の起電力によって電極間距離の検出を行うことも可能である。[0024] The present invention has been explained above based on the illustrated embodiments, but the present invention is not limited to these embodiments. The invention is not limited to these examples, and can be implemented in various other ways. for example, In the embodiment shown in FIG. 7, three annular flat plate parts 120, 140, 160 and two cylinders Although the shaped portions 130 and 150 are formed, the number of annular flat plate portions and cylindrical portions may be arbitrary. do not have. The flexible substrate 400 in the embodiment shown in FIG. Between the use part 410 and the fixed part 450, two annular flat plate parts 420 and 440 and one This is an example in which a cylindrical portion 430 is provided. To obtain a flexible substrate 400 with such a structure It is only necessary to form two concentric annular grooves 425 and 445. Further, the number and arrangement of electrodes are not limited to those in the above-mentioned embodiments. Tertiary In order to detect the force in the original direction, as in the embodiment shown in FIG. It is most practical to configure the two electrodes with one common electrode, but it is possible to configure one with four electrodes and the other with one common electrode. It may be configured with a single electrode. It also detects two-dimensional and one-dimensional forces. If only, the number of electrodes can be further reduced. In addition, the displacement board 220 The method for detecting the displacement state is to detect the change in capacitance due to a capacitive element. It is not limited to law. For example, in the device shown in FIG. This can be solved by inserting a piezoelectric element between 11 to 215 and the displacement board 220. It is also possible to detect the distance between the electrodes by the electromotive force of the piezoelectric element.
【0025】 最後にもう1つ別な実施例をあげておく。図11に示す実施例は、図7の実施 例を更に改良し、Z軸方向の検出精度を高めたものである。可撓基板100と変 位基板220とは、接続部材225によって接続されており、この間に更に補助 基板235が設けられている。この補助基板235の中央には貫通孔が形成され ており、この貫通孔に接続部材225が挿通している。変位基板220と固定電 極211〜215とによって、容量素子C1〜C5が構成される点は上述の実施 例と同様であるが、この実施例では更に、変位基板220と補助基板235の上 面に形成された固定電極216とによって、容量素子C6が構成されている。こ のような構成をもった検出装置では、Z軸方向の検出値は図12に示す回路によ って得られる。すなわち、容量素子C5,C6の容量値を、CV変換回路55, 56によって電圧値V5,V6に変換し、減算器63によりその差V5−V6を 求め、これをZ軸方向の検出値とする。このようにZ軸方向の検出に関しても差 を用いるようにすれば、誤差要因が相殺され、より精度良い検出が可能になる。 なお、この理由については、特許協力条約に基づく国際出願PCT/JP91/ 00428号明細書の§4に詳述されている。また、このZ軸方向の検出精度を 高めるための構造は、図9や図10に示す実施例についても適用できる。[0025] Finally, I will give one more example. The embodiment shown in FIG. 11 is an implementation of FIG. This example is further improved to increase detection accuracy in the Z-axis direction. Flexible substrate 100 and The terminal board 220 is connected to the connecting member 225, and an auxiliary A substrate 235 is provided. A through hole is formed in the center of this auxiliary board 235. A connecting member 225 is inserted into this through hole. Displacement board 220 and fixed voltage The point that the capacitive elements C1 to C5 are configured by the poles 211 to 215 is the same as in the above implementation. Similar to the example, but in this example, additional The fixed electrode 216 formed on the surface constitutes a capacitive element C6. child In a detection device with a configuration like this, the detected value in the Z-axis direction is determined by the circuit shown in Figure 12. That's what you get. That is, the capacitance values of the capacitive elements C5 and C6 are converted to the CV conversion circuit 55, 56 into voltage values V5 and V6, and the subtracter 63 calculates the difference V5-V6. This is determined as the detected value in the Z-axis direction. In this way, there are also differences in detection in the Z-axis direction. By using , error factors are canceled out and more accurate detection becomes possible. Regarding this reason, please refer to the international application PCT/JP91/ It is detailed in §4 of the 00428 specification. In addition, the detection accuracy in this Z-axis direction is The structure for increasing the height can also be applied to the embodiments shown in FIGS. 9 and 10.
【0026】[0026]
以上のとおり、本願第1の考案による力検出装置では、可撓基板の可撓部を、 基板面に沿った放射状方向に対して十分な可撓性をもった筒状部と、基板面に対 して垂直な方向に対して十分な可撓性をもった環状平板部と、によって構成する ようにしたため、いずれの方向に関しても十分な可撓性が得られ、各方向成分に ついての検出感度を均一にすることができる。 As described above, in the force detection device according to the first invention of the present application, the flexible portion of the flexible substrate is A cylindrical part with sufficient flexibility in the radial direction along the board surface and a an annular flat plate having sufficient flexibility in the direction perpendicular to the As a result, sufficient flexibility can be obtained in either direction, and each direction component can be Detection sensitivity can be made uniform.
【0027】 また、本願第2の考案による力検出装置では、可撓基板の可撓部を、複数の架 橋部によって構成するようにしたため、いずれの方向に関しても十分な可撓性が 得られ、各方向成分についての検出感度を均一にすることができる。[0027] In addition, in the force detection device according to the second invention of the present application, the flexible portion of the flexible substrate is connected to a plurality of frames. Since it is composed of a bridge section, it has sufficient flexibility in any direction. As a result, the detection sensitivity for each direction component can be made uniform.
【図1】本考案の適用対象となる力検出装置の基本構造
を示す側断面図である。FIG. 1 is a side sectional view showing the basic structure of a force detection device to which the present invention is applied.
【図2】図1に示す力検出装置における固定基板10の
下面図である。2 is a bottom view of the fixed substrate 10 in the force detection device shown in FIG. 1. FIG.
【図3】図1に示す力検出装置における可撓基板20の
上面図である。3 is a top view of the flexible substrate 20 in the force detection device shown in FIG. 1. FIG.
【図4】図1に示す力検出装置に、X軸方向の力Fxが
加わった状態を示す側断面図である。4 is a side cross-sectional view showing a state where a force Fx in the X-axis direction is applied to the force detection device shown in FIG. 1; FIG.
【図5】図1に示す力検出装置に、Z軸方向の力Fzが
加わった状態を示す側断面図である。5 is a side cross-sectional view showing a state where a force Fz in the Z-axis direction is applied to the force detection device shown in FIG. 1. FIG.
【図6】図1に示す力検出装置に用いる信号処理回路を
示す回路図である。6 is a circuit diagram showing a signal processing circuit used in the force detection device shown in FIG. 1. FIG.
【図7】本願第1の考案の一実施例に係る力検出装置の
構造を示す側断面図である。FIG. 7 is a side sectional view showing the structure of a force detection device according to an embodiment of the first invention of the present application.
【図8】図7に示す力検出装置における可撓基板100
の下面図である。[FIG. 8] Flexible substrate 100 in the force detection device shown in FIG. 7.
FIG.
【図9】本願第2の考案の一実施例に係る力検出装置に
用いる可撓基板300の下面図である。FIG. 9 is a bottom view of a flexible substrate 300 used in a force detection device according to an embodiment of the second invention of the present application.
【図10】本願第1の考案の別な一実施例に係る力検出
装置の構造を示す側断面図である。FIG. 10 is a side sectional view showing the structure of a force detection device according to another embodiment of the first invention of the present application.
【図11】本願第1の考案の更に別な実施例に係る力検
出装置の構造を示す側断面図である。FIG. 11 is a side sectional view showing the structure of a force detection device according to still another embodiment of the first invention of the present application.
【図12】図11に示す検出装置に用いる信号処理回路
の回路図である。12 is a circuit diagram of a signal processing circuit used in the detection device shown in FIG. 11. FIG.
10…固定基板 11〜15…固定電極 20…可撓基板 21〜25…変位電極 30…作用体 40…装置筐体 51〜56…CV変換回路 61〜63…減算器 100…可撓基板 110…作用部 111…ねじ穴 120…環状平板部 125…環状溝 130…筒状部 140…環状平板部 145…環状溝 150…筒状部 160…環状平板部 165…環状溝 170…固定部 200…装置本体 211〜216…固定電極 220…変位基板 225…接合部材 230…絶縁層 235…補助基板 240…装置筐体 300…可撓基板 310…作用部 311…ねじ穴 370…固定部 400…可撓基板 410…作用部 411…ねじ穴 420…環状平板部 425…環状溝 430…筒状部 440…環状平板部 445…環状溝 450…固定部 B1〜B4…架橋部 H1〜H4…貫通孔 W…ワイヤ 10...Fixed board 11-15...Fixed electrode 20...Flexible board 21-25...displacement electrode 30...Action body 40...Device housing 51-56...CV conversion circuit 61-63...Subtractor 100...Flexible substrate 110...Action part 111...Screw hole 120...Annular flat plate part 125...Annular groove 130...Cylindrical part 140...Annular flat plate part 145...Annular groove 150...Cylindrical part 160...Annular flat plate part 165...Annular groove 170...Fixed part 200...Device body 211-216...Fixed electrode 220...Displacement board 225...Joining member 230...Insulating layer 235...Auxiliary board 240...Device housing 300...Flexible board 310...Action part 311...Screw hole 370...Fixed part 400...Flexible board 410...Action part 411...Screw hole 420...Annular flat plate part 425...Annular groove 430...Cylindrical part 440...Annular flat plate part 445...Annular groove 450...Fixed part B1 to B4...Crosslinked portion H1~H4...Through hole W...Wire
Claims (3)
らの力が伝達される作用部と、前記固定部と前記作用部
との間に形成され可撓性をもった可撓部と、を有する可
撓基板と、前記作用部に一部分が固着された変位基板
と、前記変位基板に対向するように、装置筐体に固定さ
れた固定基板と、を備え、前記固定基板上に形成された
固定電極と、前記変位基板上に形成された変位電極と、
を対向させてなる電極対の電極間距離の変化に基づい
て、外部からの力を検出する力検出装置において、前記
可撓基板の基板面に対してほぼ垂直な方向を軸とする円
筒の形状をした肉薄の筒状部と、前記基板面に対してほ
ぼ平行な面に沿って延びた肉薄の環状平板部と、によっ
て前記可撓部を構成したことを特徴とする力検出装置。1. A fixed part fixed to a device housing, an acting part to which external force is transmitted, and a flexible part formed between the fixed part and the acting part. a flexible substrate having a flexible substrate, a displacement substrate partially fixed to the action section, and a fixed substrate fixed to the device casing so as to face the displacement substrate, a fixed electrode formed, a displacement electrode formed on the displacement substrate,
In a force detection device that detects an external force based on a change in the distance between a pair of electrodes facing each other, the flexible substrate has a cylindrical shape whose axis is substantially perpendicular to the substrate surface of the flexible substrate. A force detecting device characterized in that the flexible portion is constituted by a thin cylindrical portion having a shape of 10 mm, and a thin annular flat plate portion extending along a plane substantially parallel to the substrate surface.
らの力が伝達される作用部と、前記固定部と前記作用部
との間に形成され可撓性をもった可撓部と、を有する可
撓基板と、前記作用部に一部分が固着された変位基板
と、前記変位基板に対向するように、装置筐体に固定さ
れた固定基板と、を備え、前記固定基板上に形成された
固定電極と、前記変位基板上に形成された変位電極と、
を対向させてなる電極対の電極間距離の変化に基づい
て、外部からの力を検出する力検出装置において、前記
固定部が前記作用部の周囲を所定の間隔をおいて取り囲
むように構成し、前記固定部と前記作用部との間に架け
られた可撓性をもった複数の架橋部によって前記可撓部
を構成したことを特徴とする力検出装置。2. A fixed part fixed to a device housing, an acting part to which external force is transmitted, and a flexible part formed between the fixed part and the acting part. a flexible substrate having a flexible substrate, a displacement substrate partially fixed to the action section, and a fixed substrate fixed to the device casing so as to face the displacement substrate, a fixed electrode formed, a displacement electrode formed on the displacement substrate,
In the force detection device that detects an external force based on a change in the distance between the electrodes of a pair of electrodes facing each other, the fixed part is configured to surround the acting part at a predetermined interval. . A force detection device, characterized in that the flexible section is constituted by a plurality of flexible bridging sections that are bridged between the fixed section and the action section.
おいて、可撓基板と変位基板との間に更に装置筐体に固
定された補助基板を設け、前記変位基板上に形成された
変位電極と前記補助基板上に形成された固定電極と、を
対向させてなる補助電極対の電極間距離の変化を考慮し
て、外部からの力を検出するようにしたことを特徴とす
る力検出装置。3. The force detection device according to claim 1, wherein an auxiliary substrate fixed to the device housing is further provided between the flexible substrate and the displacement substrate, and the displacement formed on the displacement substrate is further provided. A force detection device characterized in that an external force is detected by taking into account a change in the distance between the electrodes of a pair of auxiliary electrodes in which an electrode and a fixed electrode formed on the auxiliary substrate face each other. Device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4320591U JP2528329Y2 (en) | 1991-05-14 | 1991-05-14 | Force detection device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4320591U JP2528329Y2 (en) | 1991-05-14 | 1991-05-14 | Force detection device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04127537U true JPH04127537U (en) | 1992-11-20 |
JP2528329Y2 JP2528329Y2 (en) | 1997-03-12 |
Family
ID=31923571
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4320591U Expired - Lifetime JP2528329Y2 (en) | 1991-05-14 | 1991-05-14 | Force detection device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2528329Y2 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4909104B2 (en) * | 2007-01-31 | 2012-04-04 | 本田技研工業株式会社 | Force sensor |
JP4929257B2 (en) * | 2008-09-11 | 2012-05-09 | 本田技研工業株式会社 | Force sensor |
JP4929256B2 (en) * | 2008-09-11 | 2012-05-09 | 本田技研工業株式会社 | Force sensor |
-
1991
- 1991-05-14 JP JP4320591U patent/JP2528329Y2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2528329Y2 (en) | 1997-03-12 |
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