JPH08327308A - 接触センサ - Google Patents
接触センサInfo
- Publication number
- JPH08327308A JPH08327308A JP13037795A JP13037795A JPH08327308A JP H08327308 A JPH08327308 A JP H08327308A JP 13037795 A JP13037795 A JP 13037795A JP 13037795 A JP13037795 A JP 13037795A JP H08327308 A JPH08327308 A JP H08327308A
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- JP
- Japan
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- piezoelectric element
- contact sensor
- output
- piezoelectric elements
- piezoelectric
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- Pending
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- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 圧電素子を用いた接触センサを検出感度に方
向性のないものにする。 【構成】 基板２上に複数の圧電素子３ａ，３ｂ，・・
を放射状に搭載固定し、これら圧電素子３ａ，３ｂ，・
・群に共通して連結された接触子４を設け、各圧電素子
３ａ，３ｂ，・・からの各信号の絶対値の和を検出信号
とする検出回路を備える。
向性のないものにする。 【構成】 基板２上に複数の圧電素子３ａ，３ｂ，・・
を放射状に搭載固定し、これら圧電素子３ａ，３ｂ，・
・群に共通して連結された接触子４を設け、各圧電素子
３ａ，３ｂ，・・からの各信号の絶対値の和を検出信号
とする検出回路を備える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、圧電素子を用いた接触
センサに関する。
センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】圧電素子を用いた接触センサの従来例が
図８に示されている。この接触センサは、本体ケース１
内に固定したセラミック基板２に上面に円板状のピエゾ
素子からなる単一の圧電素子３を搭載固定するととに、
この圧電素子３上に接触子４を立設固定し、圧電素子３
の表面電極と、基板２を介して導通された裏面電極とを
本体ケース１から突設したコネクタ５に配線接続した構
造となっており、接触子４を介して圧電素子３に外力が
印加されることで表裏電極間に電圧が発生し、これがコ
ネクタ５から出力されるように構成されている。
図８に示されている。この接触センサは、本体ケース１
内に固定したセラミック基板２に上面に円板状のピエゾ
素子からなる単一の圧電素子３を搭載固定するととに、
この圧電素子３上に接触子４を立設固定し、圧電素子３
の表面電極と、基板２を介して導通された裏面電極とを
本体ケース１から突設したコネクタ５に配線接続した構
造となっており、接触子４を介して圧電素子３に外力が
印加されることで表裏電極間に電圧が発生し、これがコ
ネクタ５から出力されるように構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記構成の接触センサ
においては、図９（ａ）に示すように、接触子４にその
軸方向に沿った垂直な押し込み外力Ｆａが働いた場合に
は、接触子４全体に圧縮応力が発生するために、図９
（ｂ）に示すように、大きい検出信号Ｖが得られるので
あるが、図１０（ａ）に示すように、接触子４に側方か
ら外力Ｆｂが働いた場合には、接触子４の一部で圧縮応
力が発生するとともに反対側の部位では引張応力が発生
して、素子内部で出力の相殺が起こり、図１０（ｂ）に
示すように、小さい検出信号Ｖしか得られなくなるもの
であった。つまり、従来構造では、垂直方向からの接触
に対しては検出感度が高いが、側方からの接触に対して
は検出感度が低いものであった。
においては、図９（ａ）に示すように、接触子４にその
軸方向に沿った垂直な押し込み外力Ｆａが働いた場合に
は、接触子４全体に圧縮応力が発生するために、図９
（ｂ）に示すように、大きい検出信号Ｖが得られるので
あるが、図１０（ａ）に示すように、接触子４に側方か
ら外力Ｆｂが働いた場合には、接触子４の一部で圧縮応
力が発生するとともに反対側の部位では引張応力が発生
して、素子内部で出力の相殺が起こり、図１０（ｂ）に
示すように、小さい検出信号Ｖしか得られなくなるもの
であった。つまり、従来構造では、垂直方向からの接触
に対しては検出感度が高いが、側方からの接触に対して
は検出感度が低いものであった。
【０００４】本発明は、このような点に着目してなされ
たものであって、検出感度に方向性のない接触センサを
得ることを目的としている。
たものであって、検出感度に方向性のない接触センサを
得ることを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の接触センサは、次のような構成をとる。
め、本発明の接触センサは、次のような構成をとる。
【０００６】請求項１に係る発明は、基板上に複数の圧
電素子を搭載固定し、これら圧電素子群に共通して連結
された接触子を設け、各圧電素子から独立した信号を取
り出す出力部を備えてあることを特徴とする。
電素子を搭載固定し、これら圧電素子群に共通して連結
された接触子を設け、各圧電素子から独立した信号を取
り出す出力部を備えてあることを特徴とする。
【０００７】請求項２の発明に係る接触センサは、請求
項１に係る発明において、前記圧電素子群を放射状の配
列し、その中心部上に前記接触子を設けてあることを特
徴とする。
項１に係る発明において、前記圧電素子群を放射状の配
列し、その中心部上に前記接触子を設けてあることを特
徴とする。
【０００８】請求項３の発明に係る接触センサは、請求
項１または２に係る発明において、各圧電素子からの各
信号の絶対値の和を検出信号とする検出回路を備えてあ
ることを特徴とする。
項１または２に係る発明において、各圧電素子からの各
信号の絶対値の和を検出信号とする検出回路を備えてあ
ることを特徴とする。
【０００９】
【作用】請求項１に係る発明の構成によると、接触子に
垂直方向の外力が作用すると、全ての圧電素子の夫々に
圧縮応力が働いて夫々大きい出力を発生する。また、接
触子に側方から外力が作用した場合、複数の圧電素子の
内に一部のものには全体的に圧縮応力が働いて大きい出
力が発生するとともに、これと反対側の一部の圧電素子
には全体的に引張応力が働いて、逆特性の大きい出力が
発生することになり、一つの圧電素子の内部で出力の相
殺が発生することはない。
垂直方向の外力が作用すると、全ての圧電素子の夫々に
圧縮応力が働いて夫々大きい出力を発生する。また、接
触子に側方から外力が作用した場合、複数の圧電素子の
内に一部のものには全体的に圧縮応力が働いて大きい出
力が発生するとともに、これと反対側の一部の圧電素子
には全体的に引張応力が働いて、逆特性の大きい出力が
発生することになり、一つの圧電素子の内部で出力の相
殺が発生することはない。
【００１０】請求項２に係る発明の構成によると、圧電
素子群が放射状の配列されているので、いかなる方向の
側方外力に対しても、上記したように機能する。
素子群が放射状の配列されているので、いかなる方向の
側方外力に対しても、上記したように機能する。
【００１１】請求項３に係る発明の構成によると、側方
外力に対しては常に特性が逆の出力が発生するが、その
絶対値の総和を検出信号とするので、大きい検出信号が
得られる。
外力に対しては常に特性が逆の出力が発生するが、その
絶対値の総和を検出信号とするので、大きい検出信号が
得られる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
する。
【００１３】図１に本発明に係る接触センサの縦断面図
が、また、図２にその一部を切り欠いた斜視図が夫々示
されている。この接触センサは、底部に取付け部１ａを
突設形成した円筒容器状の本体ケース１の内部にセラミ
ック基板２を内嵌固定し、基板２上面の導電箔の表面に
ピエゾ素子からなる円形の圧電素子を形成するととも
に、この圧電素子をレーザートリミングあるいは機械加
工によって複数の圧電素子３ａ，３ｂ，・・群に細分化
して放射状に配列し（図３参照）、これら圧電素子３
ａ，３ｂ，・・群上に接触子４の基部４ａをエポキシ樹
脂によって絶縁状態に固定するとともに接触子４を本体
ケース１の上蓋１ｂ上に突設し、各圧電素子３ａ，３
ｂ，・・の表面電極を本体ケース１の外面から突設した
コネクタ５のピン端子５ａ・・に配線接続するととも
に、各圧電素子３ａ，３ｂ，・・裏面電極を基板２を介
してコネクタ５の筒状端子５ｂに配線接続し、さらに、
これら全体をエポキシ樹脂６で封止した構造となってい
る。
が、また、図２にその一部を切り欠いた斜視図が夫々示
されている。この接触センサは、底部に取付け部１ａを
突設形成した円筒容器状の本体ケース１の内部にセラミ
ック基板２を内嵌固定し、基板２上面の導電箔の表面に
ピエゾ素子からなる円形の圧電素子を形成するととも
に、この圧電素子をレーザートリミングあるいは機械加
工によって複数の圧電素子３ａ，３ｂ，・・群に細分化
して放射状に配列し（図３参照）、これら圧電素子３
ａ，３ｂ，・・群上に接触子４の基部４ａをエポキシ樹
脂によって絶縁状態に固定するとともに接触子４を本体
ケース１の上蓋１ｂ上に突設し、各圧電素子３ａ，３
ｂ，・・の表面電極を本体ケース１の外面から突設した
コネクタ５のピン端子５ａ・・に配線接続するととも
に、各圧電素子３ａ，３ｂ，・・裏面電極を基板２を介
してコネクタ５の筒状端子５ｂに配線接続し、さらに、
これら全体をエポキシ樹脂６で封止した構造となってい
る。
【００１４】そして、図４に示すように、各圧電素子３
ａ，３ｂ，・・の裏面電極が基板２を介して接地される
とともに、各圧電素子３ａ，３ｂ，・・の表面電極から
取出された出力信号Ｖａ，Ｖｂ，・・が絶対値回路６
ａ，６ｂ，・・に入力され、それぞれの絶対値｜Ｖａ
｜，｜Ｖｂ｜，・・が合成回路で加算されて検出信号Ｖ
が取出されるように検出回路が構成されている。
ａ，３ｂ，・・の裏面電極が基板２を介して接地される
とともに、各圧電素子３ａ，３ｂ，・・の表面電極から
取出された出力信号Ｖａ，Ｖｂ，・・が絶対値回路６
ａ，６ｂ，・・に入力され、それぞれの絶対値｜Ｖａ
｜，｜Ｖｂ｜，・・が合成回路で加算されて検出信号Ｖ
が取出されるように検出回路が構成されている。
【００１５】上記構成によると、接触子４にその軸心方
向に沿って押し込み外力が作用すると、全ての圧電素子
３ａ，３ｂ，・・が圧縮を受け、それぞれから同特性の
出力信号が出力し、その総和が検出信号となる。
向に沿って押し込み外力が作用すると、全ての圧電素子
３ａ，３ｂ，・・が圧縮を受け、それぞれから同特性の
出力信号が出力し、その総和が検出信号となる。
【００１６】また、図３において、接触子４にＡ方向の
外力が加えられると、圧電素子３ａには圧縮が働き正特
性の大きい出力信号Ｖａがもたらされ、その反対側に位
置する圧電素子３ｃには引張りが働いて逆特性の大きい
出力信号Ｖａがもたらされる。また、他の圧電素子３ｂ
および３ｄでは圧縮と引張りが同時に働いてその出力信
号Ｖｂ，Ｖｄは僅かに変化する。そして、これら出力信
号Ｖａ，Ｖｂ，・・の絶対値の総和である検出信号Ｖが
得られるのである。
外力が加えられると、圧電素子３ａには圧縮が働き正特
性の大きい出力信号Ｖａがもたらされ、その反対側に位
置する圧電素子３ｃには引張りが働いて逆特性の大きい
出力信号Ｖａがもたらされる。また、他の圧電素子３ｂ
および３ｄでは圧縮と引張りが同時に働いてその出力信
号Ｖｂ，Ｖｄは僅かに変化する。そして、これら出力信
号Ｖａ，Ｖｂ，・・の絶対値の総和である検出信号Ｖが
得られるのである。
【００１７】また、図３において、接触子４にＢ方向の
外力が加えられると、上記とは逆に圧電素子３ｃには圧
縮が働き正特性の大きい出力信号Ｖａがもたらされ、そ
の反対側に位置する圧電素子３ａには引張りが働いて逆
特性の大きい出力信号Ｖａがもたらされる。また、他の
圧電素子３ｂおよび３ｄでは圧縮と引張りが同時に働い
てその出力信号Ｖｂ，Ｖｄは僅かに変化する。そして、
これら出力信号Ｖａ，Ｖｂ，・・の絶対値の総和が検出
信号Ｖとして得られるのである。
外力が加えられると、上記とは逆に圧電素子３ｃには圧
縮が働き正特性の大きい出力信号Ｖａがもたらされ、そ
の反対側に位置する圧電素子３ａには引張りが働いて逆
特性の大きい出力信号Ｖａがもたらされる。また、他の
圧電素子３ｂおよび３ｄでは圧縮と引張りが同時に働い
てその出力信号Ｖｂ，Ｖｄは僅かに変化する。そして、
これら出力信号Ｖａ，Ｖｂ，・・の絶対値の総和が検出
信号Ｖとして得られるのである。
【００１８】なお、圧電素子群の配列および個数は上記
実施例に限られるものではなく、例えば、図７（ａ）に
示すように、８個の圧電素子を放射状に配列したり、図
７（ｂ）に示すように、放射状に配列した４個の圧電素
子の外周にさらに４個の圧電素子を環状に配列して実施
することで、あらゆる方向からの接触をより効率的に検
出することができる。
実施例に限られるものではなく、例えば、図７（ａ）に
示すように、８個の圧電素子を放射状に配列したり、図
７（ｂ）に示すように、放射状に配列した４個の圧電素
子の外周にさらに４個の圧電素子を環状に配列して実施
することで、あらゆる方向からの接触をより効率的に検
出することができる。
【００１９】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば以下のような効果が得られる。
によれば以下のような効果が得られる。
【００２０】請求項１に係る発明によると、接触子に働
く側方からの外力に対して、各圧電素子内部での出力相
殺のない、大きい出力を各圧電素子から得ることがで
き、側方への検出感度を垂直方向への検出感度に匹敵す
るものに高めることができるようになった。
く側方からの外力に対して、各圧電素子内部での出力相
殺のない、大きい出力を各圧電素子から得ることがで
き、側方への検出感度を垂直方向への検出感度に匹敵す
るものに高めることができるようになった。
【００２１】請求項２に係る発明によると、請求項１に
係る発明の上記効果を発揮するとともに、側方への検出
感度の方向性を無くすのに有効でる。
係る発明の上記効果を発揮するとともに、側方への検出
感度の方向性を無くすのに有効でる。
【００２２】請求項３に係る発明によると、請求項１に
係る発明または請求項２に係る発明の上記効果を発揮す
るとともに、感度を大きく向上することができる。
係る発明または請求項２に係る発明の上記効果を発揮す
るとともに、感度を大きく向上することができる。
【図１】本発明に係る接触センサの縦断面図
【図２】本発明に係る接触センサの一部を切り欠いた斜
視図
視図
【図３】圧電素子配列の一例を示す平面図
【図４】検出回路のブロック図
【図５】側方感知時における各圧電素子からの出力線図
と検出信号の出力線図
と検出信号の出力線図
【図６】側方感知時における各圧電素子からの出力線図
と検出信号の出力線図
と検出信号の出力線図
【図７】圧電素子配列の他の例を示す平面図
【図８】従来の接触センサの縦断面図
【図９】従来の接触センサにおける検出信号の出力線図
【図１０】従来の接触センサにおける検出信号の出力線
図
図
２ 基板 ３ａ〜３ｄ 圧電素子 ４ 接触子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤原 敏光 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 オ ムロン株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】 基板上に複数の圧電素子を搭載固定し、
これら圧電素子群に共通して連結された接触子を設け、
各圧電素子から独立した信号を取り出す出力部を備えて
あることを特徴とする接触センサ。 - 【請求項２】 前記圧電素子群を放射状の配列し、その
中心部上に前記接触子を設けてあることを特徴とする請
求項１記載の接触センサ。 - 【請求項３】 各圧電素子からの各信号の絶対値の和を
検出信号とする検出回路を備えてある請求項１または２
に記載の接触センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13037795A JPH08327308A (ja) | 1995-05-29 | 1995-05-29 | 接触センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13037795A JPH08327308A (ja) | 1995-05-29 | 1995-05-29 | 接触センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08327308A true JPH08327308A (ja) | 1996-12-13 |
Family
ID=15032898
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13037795A Pending JPH08327308A (ja) | 1995-05-29 | 1995-05-29 | 接触センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08327308A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6215225B1 (en) | 1997-02-17 | 2001-04-10 | Mitutoyo Corporation | Non-directional touch signal probe |
-
1995
- 1995-05-29 JP JP13037795A patent/JPH08327308A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6215225B1 (en) | 1997-02-17 | 2001-04-10 | Mitutoyo Corporation | Non-directional touch signal probe |
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