JPH10142084A - 圧電式荷重センサおよび荷重作用位置検出方法 - Google Patents
圧電式荷重センサおよび荷重作用位置検出方法Info
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- JPH10142084A JPH10142084A JP29638096A JP29638096A JPH10142084A JP H10142084 A JPH10142084 A JP H10142084A JP 29638096 A JP29638096 A JP 29638096A JP 29638096 A JP29638096 A JP 29638096A JP H10142084 A JPH10142084 A JP H10142084A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 複雑な信号処理機構を必要とせずに荷重作用
位置を検出し得る圧電式荷重センサを提供する。 【解決手段】 圧電式荷重センサＳ1 は，上，中間部導
電体１，３間に挟まれて並列する複数の上部圧電素子Ｍ
Ｕ1 〜ＭＵ12と，下，中間部導電体２，３間に挟まれて
並列する複数の下部圧電素子ＭＬ1 〜ＭＬ12を有する。
上部圧電素子ＭＵ 1 〜ＭＵ12においては，それらの圧電
定数が並列方向一端部に存する圧電素子ＭＵ12から並列
方向他端部に存する圧電素子ＭＵ1 に向って漸減するよ
うに設定される。複数の下部圧電素子ＭＬ1 〜ＭＬ12に
おいては，それらの圧電定数が前記並列方向一端部に存
する圧電素子ＭＬ1 から前記並列方向他端部に存する圧
電素子ＭＬ12に向って漸増するように設定される。これ
により１組の上，下部圧電素子ＭＵ1 〜ＭＵ12，ＭＬ12
〜ＭＬ1 が発生する両電圧の比から荷重作用位置を検出
し得る。
位置を検出し得る圧電式荷重センサを提供する。 【解決手段】 圧電式荷重センサＳ1 は，上，中間部導
電体１，３間に挟まれて並列する複数の上部圧電素子Ｍ
Ｕ1 〜ＭＵ12と，下，中間部導電体２，３間に挟まれて
並列する複数の下部圧電素子ＭＬ1 〜ＭＬ12を有する。
上部圧電素子ＭＵ 1 〜ＭＵ12においては，それらの圧電
定数が並列方向一端部に存する圧電素子ＭＵ12から並列
方向他端部に存する圧電素子ＭＵ1 に向って漸減するよ
うに設定される。複数の下部圧電素子ＭＬ1 〜ＭＬ12に
おいては，それらの圧電定数が前記並列方向一端部に存
する圧電素子ＭＬ1 から前記並列方向他端部に存する圧
電素子ＭＬ12に向って漸増するように設定される。これ
により１組の上，下部圧電素子ＭＵ1 〜ＭＵ12，ＭＬ12
〜ＭＬ1 が発生する両電圧の比から荷重作用位置を検出
し得る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は圧電式荷重センサお
よびその圧電式荷重センサを用いる荷重作用位置検出方
法に関する。
よびその圧電式荷重センサを用いる荷重作用位置検出方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来，この種の荷重センサとしては，特
開昭６２−２９７７３５号公報に開示された圧電型圧力
分布センサが知られている。
開昭６２−２９７７３５号公報に開示された圧電型圧力
分布センサが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら，従来の
荷重センサは，複数の圧電素子について，各圧電素子毎
にその発生信号を検出するように構成されているので，
複雑な信号処理機構を必要とし，また荷重が作用してい
る圧電素子を検出するためには複数の圧電素子に応じた
数だけ検出操作を行わなければならないので，その検出
操作が煩雑になると共に検出速度も遅くなる，といった
問題を生ずる。
荷重センサは，複数の圧電素子について，各圧電素子毎
にその発生信号を検出するように構成されているので，
複雑な信号処理機構を必要とし，また荷重が作用してい
る圧電素子を検出するためには複数の圧電素子に応じた
数だけ検出操作を行わなければならないので，その検出
操作が煩雑になると共に検出速度も遅くなる，といった
問題を生ずる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は，計測物理量を
減少し得るようにして複雑な信号処理機構を必要とせず
に荷重作用位置の検出およびその位置における荷重の検
出を迅速に行うことが可能な，構造が簡単で，製造コス
トの安い前記荷重センサを提供することを目的とする。
減少し得るようにして複雑な信号処理機構を必要とせず
に荷重作用位置の検出およびその位置における荷重の検
出を迅速に行うことが可能な，構造が簡単で，製造コス
トの安い前記荷重センサを提供することを目的とする。
【０００５】前記目的を達成するため本発明によれば，
上部導電体と，下部導電体と，それら上，下部導電体間
に位置する中間部導電体と，前記上，中間部導電体間に
挟まれて並列する複数の上部圧電素子と，前記下，中間
部導電体間に挟まれて並列する複数の下部圧電素子とを
備え，前記複数の上部圧電素子においては，それらの圧
電定数が並列方向一端部に存する圧電素子から並列方向
他端部に存する圧電素子に向って漸減するように設定さ
れ，前記複数の下部圧電素子においては，それらの圧電
定数が前記並列方向一端部に存する圧電素子から前記並
列方向他端部に存する圧電素子に向って漸増するように
設定されている圧電式荷重センサが提供される。
上部導電体と，下部導電体と，それら上，下部導電体間
に位置する中間部導電体と，前記上，中間部導電体間に
挟まれて並列する複数の上部圧電素子と，前記下，中間
部導電体間に挟まれて並列する複数の下部圧電素子とを
備え，前記複数の上部圧電素子においては，それらの圧
電定数が並列方向一端部に存する圧電素子から並列方向
他端部に存する圧電素子に向って漸減するように設定さ
れ，前記複数の下部圧電素子においては，それらの圧電
定数が前記並列方向一端部に存する圧電素子から前記並
列方向他端部に存する圧電素子に向って漸増するように
設定されている圧電式荷重センサが提供される。
【０００６】前記構成において，全部の上部圧電素子の
静電容量の和をＣＵとし，また全部の下部圧電素子の静
電容量の和をＣＬとして，例えば，並列方向一端部より
ｎ番目の上，下部圧電素子に荷重Ｔが作用したとする
と，ｎ番目の上部圧電素子が発生する電圧ＶＵn および
ｎ番目の下部圧電素子が発生する電圧ＶＬn は，上，下
部圧電素子の圧電定数をそれぞれｄＵn ，ｄＬn とする
と，次式のように表わされる。
静電容量の和をＣＵとし，また全部の下部圧電素子の静
電容量の和をＣＬとして，例えば，並列方向一端部より
ｎ番目の上，下部圧電素子に荷重Ｔが作用したとする
と，ｎ番目の上部圧電素子が発生する電圧ＶＵn および
ｎ番目の下部圧電素子が発生する電圧ＶＬn は，上，下
部圧電素子の圧電定数をそれぞれｄＵn ，ｄＬn とする
と，次式のように表わされる。
【０００７】 ＶＵn ＝（ｄＵn ／ＣＵ）・Ｔ ＶＬn ＝（ｄＬn ／ＣＬ）・Ｔ ∴ＶＵn ・（ＣＵ／ｄＵn ）＝ＶＬn ・（ＣＬ／ｄＬn ） ∴ＶＵn ／ＶＬn ＝（ＣＬ・ｄＵn ）／（ＣＵ・ｄＬn ） この場合，ｄＵn は漸減する値であり，一方，ｄＬn は
漸増する値であるから，ＶＵn ／ＶＬn は漸減する値と
なる。つまり，両電圧の比は，１つの上部圧電素子とそ
れと対向する１つの下部圧電素子とよりなる各組につい
て異なる。したがって，圧電素子の特性として既得の値
である圧電定数ｄＵn ，ｄＬn および静電容量の和Ｃ
Ｕ，ＣＬより，理論電圧比ＶＵn ／ＶＬn を求めておけ
ば，その理論電圧比ＶＵn ／ＶＬn と，両測定発生電圧
からの算出電圧比ＶＵn ／ＶＬn とを比べることにより
ｎ番目の上部圧電素子の位置に荷重が作用していること
を検出することができる。
漸増する値であるから，ＶＵn ／ＶＬn は漸減する値と
なる。つまり，両電圧の比は，１つの上部圧電素子とそ
れと対向する１つの下部圧電素子とよりなる各組につい
て異なる。したがって，圧電素子の特性として既得の値
である圧電定数ｄＵn ，ｄＬn および静電容量の和Ｃ
Ｕ，ＣＬより，理論電圧比ＶＵn ／ＶＬn を求めておけ
ば，その理論電圧比ＶＵn ／ＶＬn と，両測定発生電圧
からの算出電圧比ＶＵn ／ＶＬn とを比べることにより
ｎ番目の上部圧電素子の位置に荷重が作用していること
を検出することができる。
【０００８】一方，前記両式より， Ｔ＝ＶＬn ・（ＣＬ／ｄＬn ） Ｔ＝ＶＵn ・（ＣＵ／ｄＵn ） であるから，これらの式に基づいて荷重Ｔを検出するこ
とができる。
とができる。
【０００９】このように前記圧電式荷重センサにおいて
は，荷重作用位置の検出およびその位置の荷重検出に当
り，必要な計測物理量は，上，下部圧電素子が発生する
両電圧ＶＵn およびＶＬn の僅かに２つで足り，これに
より複雑な信号処理機構を不要にし，また荷重作用位置
検出等を迅速に行うことが可能である。また前記圧電式
荷重センサは構造が簡単であって，製造コストも安価で
ある。
は，荷重作用位置の検出およびその位置の荷重検出に当
り，必要な計測物理量は，上，下部圧電素子が発生する
両電圧ＶＵn およびＶＬn の僅かに２つで足り，これに
より複雑な信号処理機構を不要にし，また荷重作用位置
検出等を迅速に行うことが可能である。また前記圧電式
荷重センサは構造が簡単であって，製造コストも安価で
ある。
【００１０】本発明は荷重作用位置を迅速に，且つ精度
良く検出することができる前記荷重位置検出方法を提供
することを目的とする。
良く検出することができる前記荷重位置検出方法を提供
することを目的とする。
【００１１】前記目的を達成するため本発明によれば，
上部導電体と，下部導電体と，それら上，下部導電体間
に位置する中間部導電体と，前記上，中間部導電体間に
挟まれて並列する複数の上部圧電素子と，前記下，中間
部導電体間に挟まれて並列する複数の下部圧電素子とを
備え，前記複数の上部圧電素子においては，それらの圧
電定数が並列方向一端部に存する圧電素子から並列方向
他端部に存する圧電素子に向って漸減するように設定さ
れ，前記複数の下部圧電素子においては，それらの圧電
定数が前記並列方向一端部に存する圧電素子から前記並
列方向他端部に存する圧電素子に向って漸増するように
設定されている圧電式荷重センサを用い，１つの前記上
部圧電素子およびそれと対向する１つの前記下部圧電素
子に荷重が作用したときにそれら上，下部圧電素子が発
生する電圧の比に基づいて荷重作用位置を検出する荷重
作用位置検出方法が提供される。
上部導電体と，下部導電体と，それら上，下部導電体間
に位置する中間部導電体と，前記上，中間部導電体間に
挟まれて並列する複数の上部圧電素子と，前記下，中間
部導電体間に挟まれて並列する複数の下部圧電素子とを
備え，前記複数の上部圧電素子においては，それらの圧
電定数が並列方向一端部に存する圧電素子から並列方向
他端部に存する圧電素子に向って漸減するように設定さ
れ，前記複数の下部圧電素子においては，それらの圧電
定数が前記並列方向一端部に存する圧電素子から前記並
列方向他端部に存する圧電素子に向って漸増するように
設定されている圧電式荷重センサを用い，１つの前記上
部圧電素子およびそれと対向する１つの前記下部圧電素
子に荷重が作用したときにそれら上，下部圧電素子が発
生する電圧の比に基づいて荷重作用位置を検出する荷重
作用位置検出方法が提供される。
【００１２】このような手段を採用すると，前記理論に
基づいて荷重作用位置を迅速に，且つ精度良く検出する
ことが可能である。
基づいて荷重作用位置を迅速に，且つ精度良く検出する
ことが可能である。
【００１３】
【発明の実施の形態】図１に示す圧電式荷重センサＳ1
は，上部導電体としての帯状をなす上部銅箔１と，下部
導電体としての帯状をなす下部銅箔２と，それら上，下
部銅箔１，２間に位置する中間部導電体としての帯状を
なす中間部銅箔３と，上，中間部銅箔１，３間に挟まれ
て直線状に並列する複数，図１では第１〜第１２上部圧
電素子ＭＵ1 〜ＭＵ12と，下，中間部銅箔２，３間に挟
まれて直線状に並列する複数，図１では第１〜第１２下
部圧電素子ＭＬ1 〜ＭＬ12とを備えている。
は，上部導電体としての帯状をなす上部銅箔１と，下部
導電体としての帯状をなす下部銅箔２と，それら上，下
部銅箔１，２間に位置する中間部導電体としての帯状を
なす中間部銅箔３と，上，中間部銅箔１，３間に挟まれ
て直線状に並列する複数，図１では第１〜第１２上部圧
電素子ＭＵ1 〜ＭＵ12と，下，中間部銅箔２，３間に挟
まれて直線状に並列する複数，図１では第１〜第１２下
部圧電素子ＭＬ1 〜ＭＬ12とを備えている。
【００１４】第１〜第１２上部圧電素子ＭＵ1 〜ＭＵ12
においては，それらの圧電定数が並列方向一端部，図１
では左端部に存する第１２上部圧電素子ＭＵ12から他端
部，図１では右端部に存する第１上部圧電素子ＭＵ1 に
向って漸減するように設定されている。即ち，第１〜第
１２上部圧電素子ＭＵ1 〜ＭＵ12の圧電定数をそれぞれ
ｄＵ1 〜ｄＵ12とすると，ｄＵ12＞ｄＵ11＞ｄＵ10＞…
…＞ｄＵ3 ＞ｄＵ2 ＞ｄＵ1 の関係が成立する。
においては，それらの圧電定数が並列方向一端部，図１
では左端部に存する第１２上部圧電素子ＭＵ12から他端
部，図１では右端部に存する第１上部圧電素子ＭＵ1 に
向って漸減するように設定されている。即ち，第１〜第
１２上部圧電素子ＭＵ1 〜ＭＵ12の圧電定数をそれぞれ
ｄＵ1 〜ｄＵ12とすると，ｄＵ12＞ｄＵ11＞ｄＵ10＞…
…＞ｄＵ3 ＞ｄＵ2 ＞ｄＵ1 の関係が成立する。
【００１５】一方，第１〜第１２下部圧電素子ＭＬ1 〜
ＭＬ12においては，それらの圧電定数が前記並列方向一
端部，図１では左端部に存する第１下部圧電素子ＭＬ1
から前記並列方向他端部，図１では右端部に存する第１
２下部圧電素子ＭＬ12に向って漸増するように設定され
ている。即ち，第１〜第１２下部圧電素子ＭＬ1 〜ＭＬ
12の圧電定数をそれぞれｄＬ1 〜ｄＬ12とすると，ｄＬ
1 ＜ｄＬ2 ＜ｄＬ3 ＜……＜ｄＬ10＜ｄＬ11＜ｄＬ12の
関係が成立する。
ＭＬ12においては，それらの圧電定数が前記並列方向一
端部，図１では左端部に存する第１下部圧電素子ＭＬ1
から前記並列方向他端部，図１では右端部に存する第１
２下部圧電素子ＭＬ12に向って漸増するように設定され
ている。即ち，第１〜第１２下部圧電素子ＭＬ1 〜ＭＬ
12の圧電定数をそれぞれｄＬ1 〜ｄＬ12とすると，ｄＬ
1 ＜ｄＬ2 ＜ｄＬ3 ＜……＜ｄＬ10＜ｄＬ11＜ｄＬ12の
関係が成立する。
【００１６】上部，中間部および下部銅箔１，３，２に
はそれぞれリード線４，５，６が接続される。
はそれぞれリード線４，５，６が接続される。
【００１７】前記構成において，第１〜第１２上部圧電
素子ＭＵ1 〜ＭＵ12の静電容量の和をＣＵとし，また第
１〜第１２下部圧電素子ＭＬ1 〜ＭＬ12の静電容量の和
をＣＬとして，例えば，相対向する第４上部圧電素子Ｍ
Ｕ4 および第９下部圧電素子ＭＬ9 に荷重Ｔが作用した
とすると，第４上部圧電素子ＭＵ4 が発生する電圧ＶＵ
4 および第９下部圧電素子ＭＬ9 が発生する電圧ＶＬ9
は次式のように表わされる。
素子ＭＵ1 〜ＭＵ12の静電容量の和をＣＵとし，また第
１〜第１２下部圧電素子ＭＬ1 〜ＭＬ12の静電容量の和
をＣＬとして，例えば，相対向する第４上部圧電素子Ｍ
Ｕ4 および第９下部圧電素子ＭＬ9 に荷重Ｔが作用した
とすると，第４上部圧電素子ＭＵ4 が発生する電圧ＶＵ
4 および第９下部圧電素子ＭＬ9 が発生する電圧ＶＬ9
は次式のように表わされる。
【００１８】 ＶＵ4 ＝（ｄＵ4 ／ＣＵ）・Ｔ……………………（１） ＶＬ9 ＝（ｄＬ9 ／ＣＬ）・Ｔ……………………（２） ∴ＶＵ4 ・（ＣＵ／ｄＵ4 ）＝ＶＬ9 ・（ＣＬ／ｄＬ9 ） ∴ＶＵ4 ／ＶＬ9 ＝（ＣＬ・ｄＵ4 ）／（ＣＵ・ｄＬ9 ）……（３） したがって，圧電素子の特性として既得の値である圧電
定数ｄＵ4 ，ｄＬ9および静電容量の和ＣＵ，ＣＬより
理論電圧比ＶＵ4 ／ＶＬ9 を求めておけば，その理論電
圧比ＶＵ4 ／ＶＬ9 と，両測定発生電圧からの算出電圧
比ＶＵ4 ／ＶＬ9 とを比べることにより第４上部圧電素
子ＭＵ4 の位置に荷重が作用していることを検出するこ
とができる。
定数ｄＵ4 ，ｄＬ9および静電容量の和ＣＵ，ＣＬより
理論電圧比ＶＵ4 ／ＶＬ9 を求めておけば，その理論電
圧比ＶＵ4 ／ＶＬ9 と，両測定発生電圧からの算出電圧
比ＶＵ4 ／ＶＬ9 とを比べることにより第４上部圧電素
子ＭＵ4 の位置に荷重が作用していることを検出するこ
とができる。
【００１９】また前記（１），（２）式より， Ｔ＝ＶＬ9 ・（ＣＬ／ｄＬ9 ）……（４） Ｔ＝ＶＵ4 ・（ＣＵ／ｄＵ4 ）……（５） であるから，これら（４），（５）式に基づいて荷重Ｔ
を検出することができる。この場合，荷重Ｔの単位はＮ
（ニュートン）であるから，kgへの換算に当っては，荷
重Ｔを重力加速度９．８ｍ／ｓ2 で除す。
を検出することができる。この場合，荷重Ｔの単位はＮ
（ニュートン）であるから，kgへの換算に当っては，荷
重Ｔを重力加速度９．８ｍ／ｓ2 で除す。
【００２０】実施例では，第１〜第１２下部圧電素子Ｍ
Ｌ1 〜ＭＬ12の並列様式が第１〜第１２上部圧電素子Ｍ
Ｕ1 〜ＭＵ12を水平面内で１８０°回転させたときの並
列様式と同一である。
Ｌ1 〜ＭＬ12の並列様式が第１〜第１２上部圧電素子Ｍ
Ｕ1 〜ＭＵ12を水平面内で１８０°回転させたときの並
列様式と同一である。
【００２１】即ち，第１上部圧電素子ＭＵ1 と第１下部
圧電素子ＭＬ1 ，第２上部圧電素子ＭＵ2 と第２下部圧
電素子ＭＬ2 ，第３上部圧電素子ＭＵ3 と第３下部圧電
素子ＭＬ3 ……第１０上部圧電素子ＭＵ10と第１０下部
圧電素子ＭＬ10，第１１上部圧電素子ＭＵ11と第１１下
部圧電素子ＭＬ11，および第１２上部圧電素子ＭＵ12と
第１２下部圧電素子ＭＬ12は，それぞれ同一の誘電特性
を有する。
圧電素子ＭＬ1 ，第２上部圧電素子ＭＵ2 と第２下部圧
電素子ＭＬ2 ，第３上部圧電素子ＭＵ3 と第３下部圧電
素子ＭＬ3 ……第１０上部圧電素子ＭＵ10と第１０下部
圧電素子ＭＬ10，第１１上部圧電素子ＭＵ11と第１１下
部圧電素子ＭＬ11，および第１２上部圧電素子ＭＵ12と
第１２下部圧電素子ＭＬ12は，それぞれ同一の誘電特性
を有する。
【００２２】このように構成すると，圧電素子の種類を
その全使用数の２分の１にすることができ，これにより
圧電素子の生産性を良好にして，荷重センサＳ1 の生産
コストを大幅に低減することが可能である。
その全使用数の２分の１にすることができ，これにより
圧電素子の生産性を良好にして，荷重センサＳ1 の生産
コストを大幅に低減することが可能である。
【００２３】また実施例では，１つ，例えば第４上部圧
電素子ＭＵ4 およびその上部圧電素子ＭＵ4 に対向する
第９下部圧電素子ＭＬ9 に一定荷重Ｔを作用させた状態
において，それら上，下部圧電素子ＭＵ4 ，ＭＬ9 が発
生する両電圧ＶＵ4 ，ＶＬ9の和ＶＵ4 ＋ＶＬ9 が，他
の何れか１つ，例えば第８上部圧電素子ＭＵ8 およびそ
の上部圧電素子ＭＵ8 に対向する第５下部圧電素子ＭＬ
5 に前記一定荷重Ｔを作用させた状態において，それら
上，下部圧電素子ＭＵ8 ，ＭＬ5 が発生する両電圧ＶＵ
8 ，ＶＬ5 の和ＶＵ8 ＋ＶＬ5 に等しい。
電素子ＭＵ4 およびその上部圧電素子ＭＵ4 に対向する
第９下部圧電素子ＭＬ9 に一定荷重Ｔを作用させた状態
において，それら上，下部圧電素子ＭＵ4 ，ＭＬ9 が発
生する両電圧ＶＵ4 ，ＶＬ9の和ＶＵ4 ＋ＶＬ9 が，他
の何れか１つ，例えば第８上部圧電素子ＭＵ8 およびそ
の上部圧電素子ＭＵ8 に対向する第５下部圧電素子ＭＬ
5 に前記一定荷重Ｔを作用させた状態において，それら
上，下部圧電素子ＭＵ8 ，ＭＬ5 が発生する両電圧ＶＵ
8 ，ＶＬ5 の和ＶＵ8 ＋ＶＬ5 に等しい。
【００２４】このように，ＶＵ4 ＋ＶＬ9 ＝ＶＵ8 ＋Ｖ
Ｌ5 を成立させるためには， （ｄＵ4 ／ＣＵ）＋（ｄＬ9 ／ＣＬ）＝（ｄＵ8 ／Ｃ
Ｕ）＋（ｄＬ5 ／ＣＬ） が必要であり，これは任意の相対向する上，下部圧電素
子において成立することが必要であるから， （ｄＵn ／ＣＵ）＋（ｄＬ13-n／ＣＬ）＝Ａ（一定）
（ｎ＝１〜１２） でなければならない。
Ｌ5 を成立させるためには， （ｄＵ4 ／ＣＵ）＋（ｄＬ9 ／ＣＬ）＝（ｄＵ8 ／Ｃ
Ｕ）＋（ｄＬ5 ／ＣＬ） が必要であり，これは任意の相対向する上，下部圧電素
子において成立することが必要であるから， （ｄＵn ／ＣＵ）＋（ｄＬ13-n／ＣＬ）＝Ａ（一定）
（ｎ＝１〜１２） でなければならない。
【００２５】ここで，前記（１）式の左辺に前記（２）
式の左辺を，また前記（１）式の右辺に前記（２）式の
右辺をそれぞれ加えると， ＶＵ4 ＋ＶＬ9 ＝（ｄＵ4 ／ＣＵ）・Ｔ＋（ｄＬ9 ／Ｃ
Ｌ）・Ｔ となる。したがって， ＶＵ4 ＋ＶＬ9 ＝ＡＴ ∴Ｔ＝（ＶＵ4 ＋ＶＬ9 ）／Ａ……（６） このように（ｄＵn ／ＣＵ）＋（ｄＬ13-n／ＣＬ）＝Ａ
（一定）（ｎ＝１〜１２）が成立するように，上，下部
圧電素子（ＭＵ1 〜ＭＵ12，ＭＬ1 〜ＭＬ12）を構成す
れば，荷重Ｔと両電圧の和（例えばＶＵ4 ＋ＶＬ9 ，ま
たはＶＵ8 ＋ＶＬ5 ）との間には，任意の相対向する
上，下部圧電素子について一定の比の比例関係が成立す
るので，荷重Ｔを容易に検出することができる。この場
合，荷重Ｔの単位はＮ（ニュートン）であるから，kgへ
の換算に当っては，荷重Ｔを重力加速度９．８ｍ／ｓ2
で除す。
式の左辺を，また前記（１）式の右辺に前記（２）式の
右辺をそれぞれ加えると， ＶＵ4 ＋ＶＬ9 ＝（ｄＵ4 ／ＣＵ）・Ｔ＋（ｄＬ9 ／Ｃ
Ｌ）・Ｔ となる。したがって， ＶＵ4 ＋ＶＬ9 ＝ＡＴ ∴Ｔ＝（ＶＵ4 ＋ＶＬ9 ）／Ａ……（６） このように（ｄＵn ／ＣＵ）＋（ｄＬ13-n／ＣＬ）＝Ａ
（一定）（ｎ＝１〜１２）が成立するように，上，下部
圧電素子（ＭＵ1 〜ＭＵ12，ＭＬ1 〜ＭＬ12）を構成す
れば，荷重Ｔと両電圧の和（例えばＶＵ4 ＋ＶＬ9 ，ま
たはＶＵ8 ＋ＶＬ5 ）との間には，任意の相対向する
上，下部圧電素子について一定の比の比例関係が成立す
るので，荷重Ｔを容易に検出することができる。この場
合，荷重Ｔの単位はＮ（ニュートン）であるから，kgへ
の換算に当っては，荷重Ｔを重力加速度９．８ｍ／ｓ2
で除す。
【００２６】圧電素子の構成材料にはＢａＴｉＯ3 ，Ｐ
ｂ（ＺｒＴｉ）Ｏ3 ，ＫＮｂＯ3 ，ＳｒＴｉＯ3 ，Ｐｂ
（ＭｇＮｂ）Ｏ3 等のペロブスカイト型強誘電体，Ｌｉ
ＮｂＯ3 ，ＬｉＴａＯ3 等のＬｉＮｂＯ3 型強誘電体，
Ｋ3 Ｌｉ2 Ｎｂ5 Ｏ15，Ｂａ 2 ＮａＮｂ5 Ｏ15等のタン
グステンブロンズ型強誘電体，水晶（α−ＳｉＯ2 ），
ＺｎＯ，ベルリナイト（α−ＡｌＰＯ4 ），ロッシェル
塩，ＰＶＤＦ等の圧電性を有する材料が該当する。これ
らは，通常単独で用いられるが，複合して用いることも
可能である。またこれらの材料（複合物を含む）と，ゴ
ム弾性を有する材料またはポリマ等の低弾性率の材料と
を複合して柔軟な圧電素子を得ることもできる。 〔実施例１〕 Ａ．圧電素子用原料粉末の製造 １．組成がＰｂ（Ｚｒ0.52Ｔｉ0.48）Ｏ3 である第１原
料粉末を以下に述べる方法で製造した。
ｂ（ＺｒＴｉ）Ｏ3 ，ＫＮｂＯ3 ，ＳｒＴｉＯ3 ，Ｐｂ
（ＭｇＮｂ）Ｏ3 等のペロブスカイト型強誘電体，Ｌｉ
ＮｂＯ3 ，ＬｉＴａＯ3 等のＬｉＮｂＯ3 型強誘電体，
Ｋ3 Ｌｉ2 Ｎｂ5 Ｏ15，Ｂａ 2 ＮａＮｂ5 Ｏ15等のタン
グステンブロンズ型強誘電体，水晶（α−ＳｉＯ2 ），
ＺｎＯ，ベルリナイト（α−ＡｌＰＯ4 ），ロッシェル
塩，ＰＶＤＦ等の圧電性を有する材料が該当する。これ
らは，通常単独で用いられるが，複合して用いることも
可能である。またこれらの材料（複合物を含む）と，ゴ
ム弾性を有する材料またはポリマ等の低弾性率の材料と
を複合して柔軟な圧電素子を得ることもできる。 〔実施例１〕 Ａ．圧電素子用原料粉末の製造 １．組成がＰｂ（Ｚｒ0.52Ｔｉ0.48）Ｏ3 である第１原
料粉末を以下に述べる方法で製造した。
【００２７】（ａ） 前記組成１／５モル中に含まれる
Ｐｂのモル数とＰｂＯ中に含まれるＰｂのモル数とが同
一となるように，ＰｂＯ粉末（林純薬工業社製）を秤量
した。同様の方法でＺｒＯ2 粉末（守随彦太郎商店社
製）およびＴｉＯ2 粉末（キシダ化学社製）をそれぞれ
秤量した。これらの粉末に１００ｃｃのエチルアルコー
ル（関東化学社製）を加え，樹脂製ポットにて１６時間
混合し，次いで混合粉末を乾燥した。
Ｐｂのモル数とＰｂＯ中に含まれるＰｂのモル数とが同
一となるように，ＰｂＯ粉末（林純薬工業社製）を秤量
した。同様の方法でＺｒＯ2 粉末（守随彦太郎商店社
製）およびＴｉＯ2 粉末（キシダ化学社製）をそれぞれ
秤量した。これらの粉末に１００ｃｃのエチルアルコー
ル（関東化学社製）を加え，樹脂製ポットにて１６時間
混合し，次いで混合粉末を乾燥した。
【００２８】（ｂ） 混合粉末に，大気中，８５０℃，
６時間の１次熱処理を施した。
６時間の１次熱処理を施した。
【００２９】（ｃ） １次熱処理後の粉末に１００ｃｃ
のエチルアルコール（関東化学社製）を加え，樹脂製ポ
ットに１６時間粉砕混合し，次いで粉末を乾燥した。
のエチルアルコール（関東化学社製）を加え，樹脂製ポ
ットに１６時間粉砕混合し，次いで粉末を乾燥した。
【００３０】（ｄ） 乾燥後の粉末に，大気中，９５０
℃，６時間の２次熱処理を施し，次いで前記（ｃ）工程
と同様の工程を行って第１原料粉末を得た。
℃，６時間の２次熱処理を施し，次いで前記（ｃ）工程
と同様の工程を行って第１原料粉末を得た。
【００３１】２．前記（ａ）〜（ｄ）工程と同様の各工
程を順次行って，組成がＰｂ（Ｚｒ 0.5 Ｔｉ0.5 ）Ｏ3
である第２原料粉末および組成がＰｂ（Ｚｒ0.48Ｔｉ
0.52）Ｏ3 である第３原料粉末を製造した。
程を順次行って，組成がＰｂ（Ｚｒ 0.5 Ｔｉ0.5 ）Ｏ3
である第２原料粉末および組成がＰｂ（Ｚｒ0.48Ｔｉ
0.52）Ｏ3 である第３原料粉末を製造した。
【００３２】Ｂ．圧電素子の製造 （ａ） 第１原料粉末を内径１３mmの押型内に入れ，成
形圧力５００kgｆ／cm 2 にて複数の円盤状予備成形体を
成形し，次いで各予備成形体に４０００kgｆ／cm2 にて
ＣＩＰ処理を施すことにより成形体を得た。
形圧力５００kgｆ／cm 2 にて複数の円盤状予備成形体を
成形し，次いで各予備成形体に４０００kgｆ／cm2 にて
ＣＩＰ処理を施すことにより成形体を得た。
【００３３】（ｂ） 各成形体をアルミナるつぼ内に入
れ，大気中，１２００℃，１時間の熱処理を施して焼結
体を得た。
れ，大気中，１２００℃，１時間の熱処理を施して焼結
体を得た。
【００３４】（ｃ） 各焼結体を平面研削加工により厚
さ１．５mmに仕上げた。
さ１．５mmに仕上げた。
【００３５】（ｄ） 各焼結体の両平面にそれぞれスパ
ッタリングにより金電極を付設し，次いで各全電極にリ
ード線を接続した。
ッタリングにより金電極を付設し，次いで各全電極にリ
ード線を接続した。
【００３６】（ｅ） 各焼結体に，室温にて３０分間に
亘り６ｋＶ／mmの静電場を印加する分極処理を施し，次
いで各リード線を取外して複数の圧電素子を得た。
亘り６ｋＶ／mmの静電場を印加する分極処理を施し，次
いで各リード線を取外して複数の圧電素子を得た。
【００３７】また第２，第３原料粉末を用い，前記同様
の方法によって複数の圧電素子を製造した。
の方法によって複数の圧電素子を製造した。
【００３８】Ｃ．圧電式荷重センサの製造 （ａ） 図２に示すように，ポリ塩化ビニル製シート９
をアルミニウム板７上面に粘着シート８を介して貼付
し，これを基台とした。
をアルミニウム板７上面に粘着シート８を介して貼付
し，これを基台とした。
【００３９】（ｂ） 圧電素子と同一の直径を有する厚
さ０．１mmの３枚の下部銅箔１１をシート９上にそれぞ
れ粘着シート１０を介して所定の間隔で貼付した。また
相隣る両下部銅箔１１を導線１２により接続して，これ
を下部導電体とした。
さ０．１mmの３枚の下部銅箔１１をシート９上にそれぞ
れ粘着シート１０を介して所定の間隔で貼付した。また
相隣る両下部銅箔１１を導線１２により接続して，これ
を下部導電体とした。
【００４０】（ｃ） 第１〜第３下部圧電素子ＭＬ1 〜
ＭＬ3 を３枚の下部銅箔１１上にそれぞれ導電ペースト
１３を介して貼付した。その際，第１下部圧電素子ＭＬ
1 を図２で左端部に，また第３下部圧電素子ＭＬ3 を図
２で右端部にそれぞれ位置させると共に第１〜第３下部
圧電素子ＭＬ1 〜ＭＬ3 の分極方向を揃えて，それら圧
電素子ＭＬ1 〜ＭＬ3 を配置した。
ＭＬ3 を３枚の下部銅箔１１上にそれぞれ導電ペースト
１３を介して貼付した。その際，第１下部圧電素子ＭＬ
1 を図２で左端部に，また第３下部圧電素子ＭＬ3 を図
２で右端部にそれぞれ位置させると共に第１〜第３下部
圧電素子ＭＬ1 〜ＭＬ3 の分極方向を揃えて，それら圧
電素子ＭＬ1 〜ＭＬ3 を配置した。
【００４１】（ｄ） 前記同様の３枚の中間部銅箔１４
を第１〜第３下部圧電素子ＭＬ1 〜ＭＬ3 上にそれぞれ
導電ペースト１３を介してを貼付した。また相隣る両中
間部銅箔１４を導線１２により接続して，これを中間部
導電体とした。
を第１〜第３下部圧電素子ＭＬ1 〜ＭＬ3 上にそれぞれ
導電ペースト１３を介してを貼付した。また相隣る両中
間部銅箔１４を導線１２により接続して，これを中間部
導電体とした。
【００４２】（ｅ） 第１〜第３上部圧電素子ＭＵ1 〜
ＭＵ3 を３枚の中間部銅箔１４上にそれぞれ導電ペース
ト１３を介して貼付した。その際，第１〜第３上部圧電
素子ＭＵ1 〜ＭＵ3 が第３〜第１下部圧電素子ＭＬ3 〜
ＭＬ1 とそれぞれ対向するように第１〜第３上部圧電素
子ＭＵ1 〜ＭＵ3 を，それらの分極方向を揃えて配置し
た。
ＭＵ3 を３枚の中間部銅箔１４上にそれぞれ導電ペース
ト１３を介して貼付した。その際，第１〜第３上部圧電
素子ＭＵ1 〜ＭＵ3 が第３〜第１下部圧電素子ＭＬ3 〜
ＭＬ1 とそれぞれ対向するように第１〜第３上部圧電素
子ＭＵ1 〜ＭＵ3 を，それらの分極方向を揃えて配置し
た。
【００４３】（ｆ） 前記同様の３枚の上部銅箔１５を
第１〜第３上部圧電素子ＭＵ1 〜ＭＵ3 上にそれぞれ導
電ペースト１３を介して貼付した。また相隣る両上部銅
箔１５を導線１２により接続して，これを上部導電体と
した。
第１〜第３上部圧電素子ＭＵ1 〜ＭＵ3 上にそれぞれ導
電ペースト１３を介して貼付した。また相隣る両上部銅
箔１５を導線１２により接続して，これを上部導電体と
した。
【００４４】（ｇ） 各上部銅箔１５を覆うように，そ
れらの上にポリ塩化ビニル製シート１６を載せた。
れらの上にポリ塩化ビニル製シート１６を載せた。
【００４５】（ｈ） 外側に位置する１つの上部銅箔１
５にリード線１７を接続し，そのリード線１７を上部電
圧計ＶU の端子に接続した。また外側に位置する１つの
下部銅箔１１にリード線１８を接続し，そのリード線１
８を下部電圧計ＶL の端子に接続した。さらに外側に位
置する１つの中間部銅箔１４にリード線１９を接続し，
そのリード線１９を上，下部電圧計ＶU ，ＶL の両端子
間の導線２０に接続した。
５にリード線１７を接続し，そのリード線１７を上部電
圧計ＶU の端子に接続した。また外側に位置する１つの
下部銅箔１１にリード線１８を接続し，そのリード線１
８を下部電圧計ＶL の端子に接続した。さらに外側に位
置する１つの中間部銅箔１４にリード線１９を接続し，
そのリード線１９を上，下部電圧計ＶU ，ＶL の両端子
間の導線２０に接続した。
【００４６】このようにして図３に示す圧電式荷重セン
サＳ2 を得た。この荷重センサＳ2において，第１上部
圧電素子ＭＵ1 および第１下部圧電素子ＭＬ1 は第１原
料粉末を構成材料とし，また第２上部圧電素子ＭＵ2 及
び第２下部圧電素子ＭＬ2 は第２原料粉末を構成材料と
し，さらに第３上部圧電素子ＭＵ3 および第３下部圧電
素子ＭＬ3 は第３原料粉末を構成材料とした。
サＳ2 を得た。この荷重センサＳ2において，第１上部
圧電素子ＭＵ1 および第１下部圧電素子ＭＬ1 は第１原
料粉末を構成材料とし，また第２上部圧電素子ＭＵ2 及
び第２下部圧電素子ＭＬ2 は第２原料粉末を構成材料と
し，さらに第３上部圧電素子ＭＵ3 および第３下部圧電
素子ＭＬ3 は第３原料粉末を構成材料とした。
【００４７】第１〜第３上部圧電素子ＭＵ1 〜ＭＵ3 の
圧電定数ｄＵ1 〜ｄＵ3 および第１〜第３下部圧電素子
ＭＬ1 〜ＭＬ3 の圧電定数ｄＬ1 〜ｄＬ3 は表１の通り
である。ここで圧電定数とは，圧電素子に分極方向に荷
重を作用させた際に，その分極方向に発生する電圧から
算出された値である。
圧電定数ｄＵ1 〜ｄＵ3 および第１〜第３下部圧電素子
ＭＬ1 〜ＭＬ3 の圧電定数ｄＬ1 〜ｄＬ3 は表１の通り
である。ここで圧電定数とは，圧電素子に分極方向に荷
重を作用させた際に，その分極方向に発生する電圧から
算出された値である。
【００４８】
【表１】
【００４９】また第１〜第３上部圧電素子ＭＵ1 〜ＭＵ
3 の静電容量の和ＣＵと，第１〜第３下部圧電素子ＭＬ
1 〜ＭＬ3 の静電容量の和ＣＬは等しく，ＣＵ＝ＣＬ＝
１．４３５ｎＦである。
3 の静電容量の和ＣＵと，第１〜第３下部圧電素子ＭＬ
1 〜ＭＬ3 の静電容量の和ＣＬは等しく，ＣＵ＝ＣＬ＝
１．４３５ｎＦである。
【００５０】したがって，第１上部，第３下部圧電素子
ＭＵ1 ，ＭＬ3 ，第２上，下部圧電素子ＭＵ2 ，ＭＬ2
および第３上部，第１下部圧電素子ＭＵ3 ，ＭＬ1 の荷
重作用位置Ｐ1 〜Ｐ3 における理論電圧比ＶＵ1 ／ＶＬ
3 ，ＶＵ2 ／ＶＬ2 ，ＶＵ3／ＶＬ1 は，前記（３）式
を用いて下記のように算出することができる。
ＭＵ1 ，ＭＬ3 ，第２上，下部圧電素子ＭＵ2 ，ＭＬ2
および第３上部，第１下部圧電素子ＭＵ3 ，ＭＬ1 の荷
重作用位置Ｐ1 〜Ｐ3 における理論電圧比ＶＵ1 ／ＶＬ
3 ，ＶＵ2 ／ＶＬ2 ，ＶＵ3／ＶＬ1 は，前記（３）式
を用いて下記のように算出することができる。
【００５１】 ＶＵ1 ／ＶＬ3 ＝（ＣＬ・ｄＵ1 ）／（ＣＵ・ｄＬ3 ）
＝２２／１０２＝０．２２ ＶＵ2 ／ＶＬ2 ＝（ＣＬ・ｄＵ2 ）／（ＣＵ・ｄＬ2 ）
＝６１／６１＝１．０ ＶＵ3 ／ＶＬ1 ＝（ＣＬ・ｄＵ3 ）／（ＣＵ・ｄＬ1 ）
＝１０２／２２＝４．６ 次に，第１上部圧電素子ＭＵ1 上の荷重作用位置Ｐ1 に
それぞれ２．００kg，３．４２kg，５．２８kgおよび
７．２８kgの荷重を作用させ，各荷重毎に第１上部圧電
素子ＭＵ1 の発生電圧ＶＵ1 および第３下部圧電素子Ｍ
Ｌ3 の発生電圧ＶＬ3 を測定し，それらの測定値に基づ
いて両発生電圧の比ＶＵ1 ／ＶＬ3 と，前記（４），
（５）式による荷重Ｔ（４），Ｔ（５）と，両発生電圧
の和ＶＵ1 ＋ＶＬ3 と，前記（６）式による荷重Ｔ
（６）を算出した。
＝２２／１０２＝０．２２ ＶＵ2 ／ＶＬ2 ＝（ＣＬ・ｄＵ2 ）／（ＣＵ・ｄＬ2 ）
＝６１／６１＝１．０ ＶＵ3 ／ＶＬ1 ＝（ＣＬ・ｄＵ3 ）／（ＣＵ・ｄＬ1 ）
＝１０２／２２＝４．６ 次に，第１上部圧電素子ＭＵ1 上の荷重作用位置Ｐ1 に
それぞれ２．００kg，３．４２kg，５．２８kgおよび
７．２８kgの荷重を作用させ，各荷重毎に第１上部圧電
素子ＭＵ1 の発生電圧ＶＵ1 および第３下部圧電素子Ｍ
Ｌ3 の発生電圧ＶＬ3 を測定し，それらの測定値に基づ
いて両発生電圧の比ＶＵ1 ／ＶＬ3 と，前記（４），
（５）式による荷重Ｔ（４），Ｔ（５）と，両発生電圧
の和ＶＵ1 ＋ＶＬ3 と，前記（６）式による荷重Ｔ
（６）を算出した。
【００５２】前記同様の測定および算出を，第２，第３
上部圧電素子ＭＵ2 ，ＭＵ3 上の両荷重作用位置Ｐ2 ，
Ｐ3 に関しても行った。
上部圧電素子ＭＵ2 ，ＭＵ3 上の両荷重作用位置Ｐ2 ，
Ｐ3 に関しても行った。
【００５３】表２はこれらの結果を示す。表２におい
て，発生電圧ＶＵ1 ，ＶＬ3 等の単位はｖｏｌｔ，荷重
Ｔ（４），Ｔ（５）およびＴ（６）の単位はそれぞれkg
である。
て，発生電圧ＶＵ1 ，ＶＬ3 等の単位はｖｏｌｔ，荷重
Ｔ（４），Ｔ（５）およびＴ（６）の単位はそれぞれkg
である。
【００５４】
【表２】
【００５５】前記理論電圧比と表２の測定値からの算出
電圧比を比べると，表３のようになる。図４は表３をグ
ラフ化したものである。
電圧比を比べると，表３のようになる。図４は表３をグ
ラフ化したものである。
【００５６】
【表３】
【００５７】表３，図４から明らかなように，各荷重作
用位置Ｐ1 〜Ｐ3 において，理論電圧比と算出電圧比と
がよく一致しており，したがって理論電圧比に基づき算
出電圧比より荷重作用位置を検出することができる。
用位置Ｐ1 〜Ｐ3 において，理論電圧比と算出電圧比と
がよく一致しており，したがって理論電圧比に基づき算
出電圧比より荷重作用位置を検出することができる。
【００５８】また前記実荷重と表２の算出荷重を比べる
と表４のようなる。図５は表４をグラフ化したものであ
る。
と表４のようなる。図５は表４をグラフ化したものであ
る。
【００５９】
【表４】
【００６０】表４，図５から明らかなように，実荷重と
算出荷重とがよく一致しており，したがって両発生電圧
の和ＶＵ＋ＶＬより荷重を求めることができる。 〔実施例２〕図６に示す圧電式荷重センサＳ3 は，実施
例１の圧電式荷重センサＳ2 と略同一構造のものを圧電
ユニットとした下部圧電ユニット群ＧL と，上部圧電ユ
ニット群ＧU とより構成される。
算出荷重とがよく一致しており，したがって両発生電圧
の和ＶＵ＋ＶＬより荷重を求めることができる。 〔実施例２〕図６に示す圧電式荷重センサＳ3 は，実施
例１の圧電式荷重センサＳ2 と略同一構造のものを圧電
ユニットとした下部圧電ユニット群ＧL と，上部圧電ユ
ニット群ＧU とより構成される。
【００６１】図７に明示するように，下部圧電ユニット
群ＧL は，複数，図示例では第１〜第３下部圧電ユニッ
トＵＬ1 〜ＵＬ3 を有する。各下部圧電ユニットＵＬ1
〜ＵＬ3 は，３枚の上部銅箔１５とそれらを接続する２
本の導線１２とよりなる上部導電体と，３枚の下部銅箔
１１とそれらを接続する２本の導線１２とよりなる下部
導電体と，各上，下部銅箔１５，１１間に挟まれて並列
する第１〜第３下部圧電素子ＭＬ1 〜ＭＬ3 と，各上部
銅箔１５の上側に在って並列する第１〜第３上部圧電素
子ＭＵ1 〜ＭＵ3 とを備えている。
群ＧL は，複数，図示例では第１〜第３下部圧電ユニッ
トＵＬ1 〜ＵＬ3 を有する。各下部圧電ユニットＵＬ1
〜ＵＬ3 は，３枚の上部銅箔１５とそれらを接続する２
本の導線１２とよりなる上部導電体と，３枚の下部銅箔
１１とそれらを接続する２本の導線１２とよりなる下部
導電体と，各上，下部銅箔１５，１１間に挟まれて並列
する第１〜第３下部圧電素子ＭＬ1 〜ＭＬ3 と，各上部
銅箔１５の上側に在って並列する第１〜第３上部圧電素
子ＭＵ1 〜ＭＵ3 とを備えている。
【００６２】そして，表１に示したように，第１〜第３
上部圧電素子ＭＵ1 〜ＭＵ3 においては，それらの圧電
定数をそれぞれｄＵ1 〜ｄＵ3 とすると，ｄＵ3 ＞ｄＵ
2 ＞ｄＵ1 の関係が成立している。
上部圧電素子ＭＵ1 〜ＭＵ3 においては，それらの圧電
定数をそれぞれｄＵ1 〜ｄＵ3 とすると，ｄＵ3 ＞ｄＵ
2 ＞ｄＵ1 の関係が成立している。
【００６３】また第１〜第３下部圧電素子ＭＬ1 〜ＭＬ
3 の圧電定数をそれぞれｄＬ1 〜ｄＬ3 とすると，ｄＬ
1 ＜ｄＬ2 ＜ｄＬ3 の関係が成立している。
3 の圧電定数をそれぞれｄＬ1 〜ｄＬ3 とすると，ｄＬ
1 ＜ｄＬ2 ＜ｄＬ3 の関係が成立している。
【００６４】さらに，下部圧電ユニット群ＧL において
は，第１〜第３下部圧電ユニットＵＬ1 〜ＵＬ3 が，そ
れらの上部圧電素子ＭＵ1 〜ＭＵ3 のうち最大圧電定数
を有するもの，つまり第３上部圧電素子ＭＵ3 が相隣る
ように並列すると共に相隣る両導電体間，したがって両
上部銅箔１５間および両下部銅箔１１間が導線２１を介
して電気的に接続されている。
は，第１〜第３下部圧電ユニットＵＬ1 〜ＵＬ3 が，そ
れらの上部圧電素子ＭＵ1 〜ＭＵ3 のうち最大圧電定数
を有するもの，つまり第３上部圧電素子ＭＵ3 が相隣る
ように並列すると共に相隣る両導電体間，したがって両
上部銅箔１５間および両下部銅箔１１間が導線２１を介
して電気的に接続されている。
【００６５】下部圧電ユニット群ＧL の各下部圧電ユニ
ットＵＬ1 〜ＵＬ3 上に中間部導電体が配置され，各中
間部導電体は第１〜第３上部圧電素子ＭＵ1 〜ＭＵ3 上
に重合された３枚の中間部銅箔１４とそれらを接続する
導線１２とよりなる。相隣る両中間部導電体間，したが
って両中間部銅箔１４が，電気的接続手段としての導線
２２を介して接続されている。
ットＵＬ1 〜ＵＬ3 上に中間部導電体が配置され，各中
間部導電体は第１〜第３上部圧電素子ＭＵ1 〜ＭＵ3 上
に重合された３枚の中間部銅箔１４とそれらを接続する
導線１２とよりなる。相隣る両中間部導電体間，したが
って両中間部銅箔１４が，電気的接続手段としての導線
２２を介して接続されている。
【００６６】上部圧電ユニット群ＧU は，複数，図示例
では第１〜第３上部圧電ユニットＵＵ1 〜ＵＵ3 を有す
る。各上部圧電ユニットＵＵ1 〜ＵＵ3 は，３枚の上部
銅箔１５とそれらを接続する２本の導線１２とよりなる
上部導電体と，３枚の下部銅箔１１とそれらを接続する
２本の導線１２とよりなる下部導電体と，各上，下部銅
箔１５，１１間に挟まれて並列する第１〜第３下部圧電
素子ＭＵ1 〜ＭＵ3 と，各下部銅箔１１の下側に在って
並列する第１〜第３下部圧電素子ＭＬ1 〜ＭＬ 3 とを備
えている。
では第１〜第３上部圧電ユニットＵＵ1 〜ＵＵ3 を有す
る。各上部圧電ユニットＵＵ1 〜ＵＵ3 は，３枚の上部
銅箔１５とそれらを接続する２本の導線１２とよりなる
上部導電体と，３枚の下部銅箔１１とそれらを接続する
２本の導線１２とよりなる下部導電体と，各上，下部銅
箔１５，１１間に挟まれて並列する第１〜第３下部圧電
素子ＭＵ1 〜ＭＵ3 と，各下部銅箔１１の下側に在って
並列する第１〜第３下部圧電素子ＭＬ1 〜ＭＬ 3 とを備
えている。
【００６７】そして，表１に示したように，第１〜第３
上部圧電素子ＭＵ1 〜ＭＵ3 においては，それらの圧電
定数をそれぞれｄＵ1 〜ｄＵ3 とすると，ｄＵ3 ＞ｄＵ
2 ＞ｄＵ1 の関係が成立している。
上部圧電素子ＭＵ1 〜ＭＵ3 においては，それらの圧電
定数をそれぞれｄＵ1 〜ｄＵ3 とすると，ｄＵ3 ＞ｄＵ
2 ＞ｄＵ1 の関係が成立している。
【００６８】また第１〜第３下部圧電素子ＭＬ1 〜ＭＬ
3 の圧電定数をそれぞれｄＬ1 〜ｄＬ3 とすると，ｄＬ
1 ＜ｄＬ2 ＜ｄＬ3 の関係が成立している。
3 の圧電定数をそれぞれｄＬ1 〜ｄＬ3 とすると，ｄＬ
1 ＜ｄＬ2 ＜ｄＬ3 の関係が成立している。
【００６９】さらに，上部圧電ユニット群ＧU において
は，第１〜第３上部圧電ユニットＵＵ1 〜ＵＵ3 が，そ
れらの上部圧電素子ＭＵ1 〜ＭＵ3 のうち最大圧電定数
を有するもの，つまり第３上部圧電素子ＭＵ3 が相隣る
ように並列すると共に相隣る両導電体間，したがって両
上部銅箔１５間および両下部銅箔１１間が導線２１を介
して電気的に接続されている。
は，第１〜第３上部圧電ユニットＵＵ1 〜ＵＵ3 が，そ
れらの上部圧電素子ＭＵ1 〜ＭＵ3 のうち最大圧電定数
を有するもの，つまり第３上部圧電素子ＭＵ3 が相隣る
ように並列すると共に相隣る両導電体間，したがって両
上部銅箔１５間および両下部銅箔１１間が導線２１を介
して電気的に接続されている。
【００７０】上部圧電ユニット群ＧU は，各中間部導電
体，したがって各中間部銅箔１４を介して下部圧電ユニ
ット群ＧL に重ね合せられている。この場合，第１〜第
３上部圧電ユニットＵＵ1 〜ＵＵ3 の並列方向Ａと，第
１〜第３下部圧電ユニットＵＬ1 〜ＵＬ3 の並列方向Ｂ
とは交差関係にある。
体，したがって各中間部銅箔１４を介して下部圧電ユニ
ット群ＧL に重ね合せられている。この場合，第１〜第
３上部圧電ユニットＵＵ1 〜ＵＵ3 の並列方向Ａと，第
１〜第３下部圧電ユニットＵＬ1 〜ＵＬ3 の並列方向Ｂ
とは交差関係にある。
【００７１】また上部圧電ユニット群ＧU の第１〜第３
上部圧電ユニットＵＵ1 〜ＵＵ3 における上，下部圧電
素子ＭＵ1 〜ＭＵ3 ，ＭＬ1 〜ＭＬ3 の並列様式は，下
部圧電ユニット群ＧL を水平面内で反時計方向に９０°
回転させたときの第１〜第３下部圧電ユニットＵＬ1 〜
ＵＬ3 における上，下部圧電素子ＭＵ1 〜ＭＵ3 ，ＭＬ
1 〜ＭＬ3 の並列様式と同一である。
上部圧電ユニットＵＵ1 〜ＵＵ3 における上，下部圧電
素子ＭＵ1 〜ＭＵ3 ，ＭＬ1 〜ＭＬ3 の並列様式は，下
部圧電ユニット群ＧL を水平面内で反時計方向に９０°
回転させたときの第１〜第３下部圧電ユニットＵＬ1 〜
ＵＬ3 における上，下部圧電素子ＭＵ1 〜ＭＵ3 ，ＭＬ
1 〜ＭＬ3 の並列様式と同一である。
【００７２】各上，下部圧電素子ＭＵ1 〜ＭＵ3 ，ＭＬ
1 〜ＭＬ3 と，それと対向する銅箔１１，１４，１５と
は前記同様に導電ペースト１３を介して貼付される。
1 〜ＭＬ3 と，それと対向する銅箔１１，１４，１５と
は前記同様に導電ペースト１３を介して貼付される。
【００７３】図６に示すように，１つの角部に存する圧
電素子積層体Ｌａにおいて，５枚の銅箔１１，１５，１
４，１１，１５にそれぞれリード線２３〜２７が接続さ
れ，前記同様の手段で，相隣る両リード線２３，２４；
２４，２５；２５，２６；２６，２７間にそれぞれ発生
する電圧Ｖ１〜Ｖ４を測定し得るようになっている。
電素子積層体Ｌａにおいて，５枚の銅箔１１，１５，１
４，１１，１５にそれぞれリード線２３〜２７が接続さ
れ，前記同様の手段で，相隣る両リード線２３，２４；
２４，２５；２５，２６；２６，２７間にそれぞれ発生
する電圧Ｖ１〜Ｖ４を測定し得るようになっている。
【００７４】この場合，上部圧電ユニット群ＧU におけ
る上部圧電素子ＭＵ1 〜ＭＵ3 の静電容量の和Ｃ4 およ
び下部圧電素子ＭＬ1 〜ＭＬ3 の静電容量の和Ｃ3 なら
びに下部圧電ユニット群ＧL における上部圧電素子ＭＵ
1 〜ＭＵ3 の静電容量の和Ｃ 2 および下部圧電素子ＭＬ
1 〜ＭＬ3 の静電容量の和Ｃ1 はそれぞれ等しく，Ｃ 1
＝Ｃ2 ＝Ｃ3 ＝Ｃ4 ＝４．３ｎＦである。
る上部圧電素子ＭＵ1 〜ＭＵ3 の静電容量の和Ｃ4 およ
び下部圧電素子ＭＬ1 〜ＭＬ3 の静電容量の和Ｃ3 なら
びに下部圧電ユニット群ＧL における上部圧電素子ＭＵ
1 〜ＭＵ3 の静電容量の和Ｃ 2 および下部圧電素子ＭＬ
1 〜ＭＬ3 の静電容量の和Ｃ1 はそれぞれ等しく，Ｃ 1
＝Ｃ2 ＝Ｃ3 ＝Ｃ4 ＝４．３ｎＦである。
【００７５】上部圧電ユニット群ＧU における第１〜第
３上部圧電ユニットＵＵ1 〜ＵＵ3の並列方向Ａにｘ軸
を，また下部圧電ユニット群ＧL における第１〜第３下
部圧電ユニットＵＬ1 〜ＵＬ3 の並列方向Ｂにｙ軸をそ
れぞれとって，各圧電素子積層体Ｌａの荷重作用位置Ｐ
をｘｙ座標で表わしたとき，各荷重作用位置Ｐｘｙにお
ける理論電圧比を前記（３）式を用いて算出すると表５
のようになる。
３上部圧電ユニットＵＵ1 〜ＵＵ3の並列方向Ａにｘ軸
を，また下部圧電ユニット群ＧL における第１〜第３下
部圧電ユニットＵＬ1 〜ＵＬ3 の並列方向Ｂにｙ軸をそ
れぞれとって，各圧電素子積層体Ｌａの荷重作用位置Ｐ
をｘｙ座標で表わしたとき，各荷重作用位置Ｐｘｙにお
ける理論電圧比を前記（３）式を用いて算出すると表５
のようになる。
【００７６】
【表５】
【００７７】次に，荷重作用位置Ｐ11にそれぞれ１０k
g，１５kgおよび２０kgの荷重を作用させ，各荷重毎に
発生電圧Ｖ１〜Ｖ４を測定し，それらの測定値に基づい
て両発生電圧の比Ｖ２／Ｖ１およびＶ４／Ｖ３と前記
（６）式による荷重Ｔ（６）を算出した。前記同様の測
定および算出を，荷重作用位置Ｐ21，Ｐ31，Ｐ32，Ｐ33
の４箇所に関しても行った。表６はこれらの結果を示
す。表６において，発生電圧Ｖ１〜Ｖ４の単位はｖｏｌ
ｔ，荷重Ｔ（６）の単位はkgである。
g，１５kgおよび２０kgの荷重を作用させ，各荷重毎に
発生電圧Ｖ１〜Ｖ４を測定し，それらの測定値に基づい
て両発生電圧の比Ｖ２／Ｖ１およびＶ４／Ｖ３と前記
（６）式による荷重Ｔ（６）を算出した。前記同様の測
定および算出を，荷重作用位置Ｐ21，Ｐ31，Ｐ32，Ｐ33
の４箇所に関しても行った。表６はこれらの結果を示
す。表６において，発生電圧Ｖ１〜Ｖ４の単位はｖｏｌ
ｔ，荷重Ｔ（６）の単位はkgである。
【００７８】
【表６】
【００７９】荷重作用位置Ｐ11；Ｐ21；Ｐ31〜Ｐ33，し
たがってｘ＝１；ｘ＝２；ｘ＝３について理論電圧比Ｖ
２／Ｖ１と表６の測定値からの算出電圧比Ｖ２／Ｖ１を
比べ，また荷重作用位置Ｐ11，Ｐ21，Ｐ31；Ｐ32；
Ｐ33，したがってｙ＝１；ｙ＝２；ｙ＝３について理論
電圧比Ｖ４／Ｖ３と表６の測定値からの算出電圧比Ｖ４
／Ｖ３を比べると表７のようになる。
たがってｘ＝１；ｘ＝２；ｘ＝３について理論電圧比Ｖ
２／Ｖ１と表６の測定値からの算出電圧比Ｖ２／Ｖ１を
比べ，また荷重作用位置Ｐ11，Ｐ21，Ｐ31；Ｐ32；
Ｐ33，したがってｙ＝１；ｙ＝２；ｙ＝３について理論
電圧比Ｖ４／Ｖ３と表６の測定値からの算出電圧比Ｖ４
／Ｖ３を比べると表７のようになる。
【００８０】
【表７】
【００８１】表７から明らかなように，算出電圧比Ｖ２
／Ｖ１によりｘ軸方向における荷重作用位置を検出する
ことができ，また算出電圧比Ｖ４／Ｖ３によりｙ軸方向
における荷重作用位置を検出することができる。つま
り，この荷重センサＳ3 によれば２次元的に荷重作用位
置を検出することが可能である。
／Ｖ１によりｘ軸方向における荷重作用位置を検出する
ことができ，また算出電圧比Ｖ４／Ｖ３によりｙ軸方向
における荷重作用位置を検出することができる。つま
り，この荷重センサＳ3 によれば２次元的に荷重作用位
置を検出することが可能である。
【００８２】また前記実荷重と表６の算出荷重Ｔ（６）
を比べると表８のようになる。図８は表８をグラフ化し
たものである。
を比べると表８のようになる。図８は表８をグラフ化し
たものである。
【００８３】
【表８】
【００８４】表８，図８から明らかなように，実荷重と
算出荷重とがよく一致しており，これにより荷重の検出
を行うことが十分に可能であることが判る。
算出荷重とがよく一致しており，これにより荷重の検出
を行うことが十分に可能であることが判る。
【００８５】なお，上部圧電ユニット群ＧU における
上，下部圧電素子ＭＵ1 〜ＭＵ3 ，ＭＬ1 〜ＭＬ3 と，
下部圧電ユニット群ＧL における上，下部圧電素子ＭＵ
1 〜ＭＵ3 ，ＭＬ1 〜ＭＬ3 とは誘電特性を異にするも
のでもよい。 〔実施例３〕この実施例では各種構造を有する圧電式荷
重センサについて述べる。 ＜例１＞図９，１０に示す圧電式荷重センサＳ4 は下部
圧電ユニットＵＬと上部圧電ユニットＵＵとより構成さ
れる。
上，下部圧電素子ＭＵ1 〜ＭＵ3 ，ＭＬ1 〜ＭＬ3 と，
下部圧電ユニット群ＧL における上，下部圧電素子ＭＵ
1 〜ＭＵ3 ，ＭＬ1 〜ＭＬ3 とは誘電特性を異にするも
のでもよい。 〔実施例３〕この実施例では各種構造を有する圧電式荷
重センサについて述べる。 ＜例１＞図９，１０に示す圧電式荷重センサＳ4 は下部
圧電ユニットＵＬと上部圧電ユニットＵＵとより構成さ
れる。
【００８６】下部圧電ユニットＵＬは上部導電体として
の方形の上部銅箔１と，下部導電体としての方形の下部
銅箔２と，それら上，下部銅箔１，２間に挟まれて並列
する複数，図示例では直方体状第１〜第３下部圧電素子
ＭＬ1 〜ＭＬ3 と，前記上部銅箔１の上側に在って下部
圧電素子ＭＬ1 〜ＭＬ3 と同方向に並列する複数，図示
例では直方体状第１〜第３上部圧電素子ＭＵ1 〜ＭＵ3
とを備えている。直方体状第１〜第３上部圧電素子ＭＵ
1 〜ＭＵ3 においては，それらの圧電定数が並列方向一
端部に存する直方体状第３上部圧電素子ＭＵ3 から並列
方向他端部に存する直方体状第１上部圧電素子ＭＵ1 に
向って漸減するように設定され，直方体状第１〜第３下
部圧電素子ＭＬ1 〜ＭＬ3 においては，それらの圧電定
数が前記並列方向一端部に存する直方体状第１下部圧電
素子ＭＬ1 から前記並列方向他端部に存する直方体状第
３下部圧電素子ＭＬ3 に向って漸増するように設定され
ている。下部圧電ユニットＵＬの上に中間部導電体とし
ての方形の中間部銅箔３が配置される。
の方形の上部銅箔１と，下部導電体としての方形の下部
銅箔２と，それら上，下部銅箔１，２間に挟まれて並列
する複数，図示例では直方体状第１〜第３下部圧電素子
ＭＬ1 〜ＭＬ3 と，前記上部銅箔１の上側に在って下部
圧電素子ＭＬ1 〜ＭＬ3 と同方向に並列する複数，図示
例では直方体状第１〜第３上部圧電素子ＭＵ1 〜ＭＵ3
とを備えている。直方体状第１〜第３上部圧電素子ＭＵ
1 〜ＭＵ3 においては，それらの圧電定数が並列方向一
端部に存する直方体状第３上部圧電素子ＭＵ3 から並列
方向他端部に存する直方体状第１上部圧電素子ＭＵ1 に
向って漸減するように設定され，直方体状第１〜第３下
部圧電素子ＭＬ1 〜ＭＬ3 においては，それらの圧電定
数が前記並列方向一端部に存する直方体状第１下部圧電
素子ＭＬ1 から前記並列方向他端部に存する直方体状第
３下部圧電素子ＭＬ3 に向って漸増するように設定され
ている。下部圧電ユニットＵＬの上に中間部導電体とし
ての方形の中間部銅箔３が配置される。
【００８７】上部圧電ユニットＵＵは上部導電体として
の方形の上部銅箔１と，下部導電体としての方形の下部
銅箔２と，それら上，下部銅箔１，２間に挟まれて並列
する複数，図示例では直方体状第１〜第３上部圧電素子
ＭＵ1 〜ＭＵ3 と，前記下部銅箔２の下側に在って上部
圧電素子ＭＵ1 〜ＭＵ3 と同方向に並列する複数，図示
例では直方体状第１〜第３下部圧電素子ＭＬ1 〜ＭＬ3
とを備えている。直方体状第１〜第３上部圧電素子ＭＵ
1 〜ＭＵ3 においては，それらの圧電定数が並列方向一
端部に存する直方体状第３上部圧電素子ＭＵ3 から並列
方向他端部に存する直方体状第１上部圧電素子ＭＵ1 に
向って漸減するように設定され，直方体状第１〜第３下
部圧電素子ＭＬ1 〜ＭＬ3 においては，それらの圧電定
数が前記並列方向一端部に存する直方体状第１下部圧電
素子ＭＬ1 から前記並列方向他端部に存する直方体状第
３下部圧電素子ＭＬ3 に向って漸増するように設定され
ている。
の方形の上部銅箔１と，下部導電体としての方形の下部
銅箔２と，それら上，下部銅箔１，２間に挟まれて並列
する複数，図示例では直方体状第１〜第３上部圧電素子
ＭＵ1 〜ＭＵ3 と，前記下部銅箔２の下側に在って上部
圧電素子ＭＵ1 〜ＭＵ3 と同方向に並列する複数，図示
例では直方体状第１〜第３下部圧電素子ＭＬ1 〜ＭＬ3
とを備えている。直方体状第１〜第３上部圧電素子ＭＵ
1 〜ＭＵ3 においては，それらの圧電定数が並列方向一
端部に存する直方体状第３上部圧電素子ＭＵ3 から並列
方向他端部に存する直方体状第１上部圧電素子ＭＵ1 に
向って漸減するように設定され，直方体状第１〜第３下
部圧電素子ＭＬ1 〜ＭＬ3 においては，それらの圧電定
数が前記並列方向一端部に存する直方体状第１下部圧電
素子ＭＬ1 から前記並列方向他端部に存する直方体状第
３下部圧電素子ＭＬ3 に向って漸増するように設定され
ている。
【００８８】上部圧電ユニットＵＵは中間部銅箔３を介
して下部圧電ユニットＵＬに重ね合せられている。この
場合，上部圧電ユニットＵＵにおける上，下部圧電素子
ＭＵ 1 〜ＭＵ3 ，ＭＬ1 〜ＭＬ3 の並列方向と，下部圧
電ユニットＵＬにおける上，下部圧電素子ＭＵ1 〜ＭＵ
3 ，ＭＬ1 〜ＭＬ3 の並列方向とは交差関係にある。
して下部圧電ユニットＵＬに重ね合せられている。この
場合，上部圧電ユニットＵＵにおける上，下部圧電素子
ＭＵ 1 〜ＭＵ3 ，ＭＬ1 〜ＭＬ3 の並列方向と，下部圧
電ユニットＵＬにおける上，下部圧電素子ＭＵ1 〜ＭＵ
3 ，ＭＬ1 〜ＭＬ3 の並列方向とは交差関係にある。
【００８９】また上部圧電ユニットＵＵにおける上，下
部圧電素子ＭＵ1 〜ＭＵ3 ，ＭＬ1〜ＭＬ3 の並列様式
は，下部圧電ユニットＵＬを水平面内で反時計方向に９
０°回転させたときの，その下部圧電ユニットＵＬにお
ける上，下部圧電素子ＭＵ1〜ＭＵ3 ，ＭＬ1 〜ＭＬ3
の並列様式と同一である。
部圧電素子ＭＵ1 〜ＭＵ3 ，ＭＬ1〜ＭＬ3 の並列様式
は，下部圧電ユニットＵＬを水平面内で反時計方向に９
０°回転させたときの，その下部圧電ユニットＵＬにお
ける上，下部圧電素子ＭＵ1〜ＭＵ3 ，ＭＬ1 〜ＭＬ3
の並列様式と同一である。
【００９０】各上，下部圧電素子ＭＵ1 〜ＭＵ3 ，ＭＬ
1 〜ＭＬ3 と，それと対向する銅箔１〜３とは前記同様
に導電ペースト１３を介して貼付される。
1 〜ＭＬ3 と，それと対向する銅箔１〜３とは前記同様
に導電ペースト１３を介して貼付される。
【００９１】５枚の銅箔２，１，３，２，１にはそれぞ
れリード線２３〜２７が接続され，前記同様の手段で，
相隣る両リード線２３，２４；２４，２５；２５，２
６；２６，２７間にそれぞれ発生する電圧Ｖ１〜Ｖ４を
測定し得るようになっている。
れリード線２３〜２７が接続され，前記同様の手段で，
相隣る両リード線２３，２４；２４，２５；２５，２
６；２６，２７間にそれぞれ発生する電圧Ｖ１〜Ｖ４を
測定し得るようになっている。
【００９２】つまり，この圧電式荷重センサＳ4 は，図
６，７に示した圧電式荷重センサＳ 3 において，同一平
面上に位置する３つの同種圧電素子を１つの直方体状圧
電素子により置き換えた構造を有する。例えば，図７の
下部圧電ユニット群ＧL における３つの第３上部圧電素
子ＭＵ3 は，図１０の下部圧電ユニットＵＬにおける直
方体状第３上部圧電素子ＭＵ3 に対応する。 ＜例２＞図１１に示す圧電式荷重センサＳ5 は，上部導
電体としての帯状上部銅箔１と，下部導電体としての帯
状下部銅箔２と，それら上，下部銅箔１，２間に位置す
る中間部導電体としての帯状中間部銅箔３と，上，中間
部銅箔１，３間に挟まれた１つの直方体状上部圧電素子
ＭＵと，下，中間部銅箔３，２間に挟まれた１つの直方
体状下部圧電素子ＭＬとを備えている。上部圧電素子Ｍ
Ｕは，その一端部側から他端部側に向って圧電定数が漸
減するように構成され，下部圧電素子ＭＬは，前記一端
部側から前記他端部側に向って圧電定数が漸増するよう
に構成されている。
６，７に示した圧電式荷重センサＳ 3 において，同一平
面上に位置する３つの同種圧電素子を１つの直方体状圧
電素子により置き換えた構造を有する。例えば，図７の
下部圧電ユニット群ＧL における３つの第３上部圧電素
子ＭＵ3 は，図１０の下部圧電ユニットＵＬにおける直
方体状第３上部圧電素子ＭＵ3 に対応する。 ＜例２＞図１１に示す圧電式荷重センサＳ5 は，上部導
電体としての帯状上部銅箔１と，下部導電体としての帯
状下部銅箔２と，それら上，下部銅箔１，２間に位置す
る中間部導電体としての帯状中間部銅箔３と，上，中間
部銅箔１，３間に挟まれた１つの直方体状上部圧電素子
ＭＵと，下，中間部銅箔３，２間に挟まれた１つの直方
体状下部圧電素子ＭＬとを備えている。上部圧電素子Ｍ
Ｕは，その一端部側から他端部側に向って圧電定数が漸
減するように構成され，下部圧電素子ＭＬは，前記一端
部側から前記他端部側に向って圧電定数が漸増するよう
に構成されている。
【００９３】上，下部圧電素子ＭＵ，ＭＬと，それと対
向する銅箔１〜３とは前記同様に導電ペースト１３を介
して貼付される。
向する銅箔１〜３とは前記同様に導電ペースト１３を介
して貼付される。
【００９４】上部，中間部および下部銅箔１，３，２に
はそれぞれリード線４，５，６が接続され，前記同様の
手段で，相隣る両リード線４，５；５，６間にそれぞれ
発生する電圧ＶＵn およびＶＬn を測定し得るようにな
っている。
はそれぞれリード線４，５，６が接続され，前記同様の
手段で，相隣る両リード線４，５；５，６間にそれぞれ
発生する電圧ＶＵn およびＶＬn を測定し得るようにな
っている。
【００９５】上，下部圧電素子ＭＵ，ＭＬはエラストマ
とそれに分散する圧電性粉末とよりなり，各領域ａ1 〜
ａ6 ，ｂ1 〜ｂ6 における圧電性粉末の分極密度または
体積分率Ｖｆが第１領域ａ1 ，ｂ1 ；第２領域ａ2 ，ｂ
2 ；……第５領域ａ5 ，ｂ5；第６領域ａ6 ，ｂ6 の順
に高くなっている。 ＜例３＞図１２，１３に示す圧電式荷重センサＳ6 は下
部圧電ユニットＵＬと上部圧電ユニットＵＵとより構成
される。
とそれに分散する圧電性粉末とよりなり，各領域ａ1 〜
ａ6 ，ｂ1 〜ｂ6 における圧電性粉末の分極密度または
体積分率Ｖｆが第１領域ａ1 ，ｂ1 ；第２領域ａ2 ，ｂ
2 ；……第５領域ａ5 ，ｂ5；第６領域ａ6 ，ｂ6 の順
に高くなっている。 ＜例３＞図１２，１３に示す圧電式荷重センサＳ6 は下
部圧電ユニットＵＬと上部圧電ユニットＵＵとより構成
される。
【００９６】下部圧電ユニットＵＬは，上部導電体とし
ての方形の上部銅箔１と，下部導電体としての方形の下
部銅箔２と，それら上，下部銅箔１，２間に挟まれた１
つの平板状下部圧電素子ＭＬと，前記上部銅箔１の上側
に在る１つの平板状上部圧電素子ＭＵとを備えている。
上部圧電素子ＭＵは，矢印ｃで示すように，その一端縁
部側から他端縁部側に向って圧電定数が漸減するように
構成される。下部圧電素子ＭＬは，上部圧電素子ＭＵの
前記一端縁部側に対応する一端縁部側から，上部圧電素
子ＭＵの前記他端縁部側に対応する他端縁部側に向って
圧電定数が漸増するように構成されており，この例３で
は，矢印ｃで示すように，上部圧電素子ＭＵを水平面内
で１８０°回転させたものと同一である。
ての方形の上部銅箔１と，下部導電体としての方形の下
部銅箔２と，それら上，下部銅箔１，２間に挟まれた１
つの平板状下部圧電素子ＭＬと，前記上部銅箔１の上側
に在る１つの平板状上部圧電素子ＭＵとを備えている。
上部圧電素子ＭＵは，矢印ｃで示すように，その一端縁
部側から他端縁部側に向って圧電定数が漸減するように
構成される。下部圧電素子ＭＬは，上部圧電素子ＭＵの
前記一端縁部側に対応する一端縁部側から，上部圧電素
子ＭＵの前記他端縁部側に対応する他端縁部側に向って
圧電定数が漸増するように構成されており，この例３で
は，矢印ｃで示すように，上部圧電素子ＭＵを水平面内
で１８０°回転させたものと同一である。
【００９７】下部圧電ユニットＵＬ上に中間部導電体と
しての方形の中間部銅箔３が配置される。
しての方形の中間部銅箔３が配置される。
【００９８】上部圧電ユニットＵＵは，上部導電体とし
ての方形の上部銅箔１と，下部導電体としての方形の下
部銅箔２と，それら上，下部導電体銅箔１，２間に挟ま
れた１つの平板状上部圧電素子ＭＵと，下部銅箔２の下
側に在る１つの平板状下部圧電素子ＭＬとを備えてい
る。上部圧電素子ＭＵは，矢印ｄで示すように，その一
端縁部側から他端縁部側に向って圧電定数が漸減するよ
うに構成される。下部圧電素子ＭＬは，上部圧電素子Ｍ
Ｕの前記一端縁部側に対応する一端縁部側から，上部圧
電素子ＭＵの前記他端縁部側に対応する他端縁部側に向
って圧電定数が漸増するように構成されており，この例
３では，矢印ｄで示すように，上部圧電素子ＭＵを水平
面内で１８０°回転させたものと同一である。
ての方形の上部銅箔１と，下部導電体としての方形の下
部銅箔２と，それら上，下部導電体銅箔１，２間に挟ま
れた１つの平板状上部圧電素子ＭＵと，下部銅箔２の下
側に在る１つの平板状下部圧電素子ＭＬとを備えてい
る。上部圧電素子ＭＵは，矢印ｄで示すように，その一
端縁部側から他端縁部側に向って圧電定数が漸減するよ
うに構成される。下部圧電素子ＭＬは，上部圧電素子Ｍ
Ｕの前記一端縁部側に対応する一端縁部側から，上部圧
電素子ＭＵの前記他端縁部側に対応する他端縁部側に向
って圧電定数が漸増するように構成されており，この例
３では，矢印ｄで示すように，上部圧電素子ＭＵを水平
面内で１８０°回転させたものと同一である。
【００９９】上部圧電ユニットＵＵは中間部銅箔３を介
して下部圧電ユニットＵＬに重ね合せられている。
して下部圧電ユニットＵＬに重ね合せられている。
【０１００】また上部圧電ユニットＵＵにおける圧電定
数の漸減および漸増方向と，下部圧電ユニットＵＬにお
ける圧電定数の漸減および漸増方向とは交差関係にあ
る。
数の漸減および漸増方向と，下部圧電ユニットＵＬにお
ける圧電定数の漸減および漸増方向とは交差関係にあ
る。
【０１０１】各上，下部圧電素子ＭＵ，ＭＬと，それと
対向する銅箔１〜３とは前記同様に導電ペースト１３を
介して貼付される。
対向する銅箔１〜３とは前記同様に導電ペースト１３を
介して貼付される。
【０１０２】図示例では上部圧電ユニットＵＵの上，下
部圧電素子ＭＵ，ＭＬは，下部圧電ユニットＵＬを水平
面内で９０°回転させたものと同一である。
部圧電素子ＭＵ，ＭＬは，下部圧電ユニットＵＬを水平
面内で９０°回転させたものと同一である。
【０１０３】図１２に示すように，５枚の銅箔２，１，
３，２，１にそれぞれリード線２３〜２７が接続され，
前記同様の手段で，相隣る両リード線２３，２４；２
４，２５；２５，２６；２６，２７間にそれぞれ発生す
る電圧Ｖ１〜Ｖ４を測定し得るようになっている。
３，２，１にそれぞれリード線２３〜２７が接続され，
前記同様の手段で，相隣る両リード線２３，２４；２
４，２５；２５，２６；２６，２７間にそれぞれ発生す
る電圧Ｖ１〜Ｖ４を測定し得るようになっている。
【０１０４】上，下部圧電素子ＭＵ，ＭＬは前記同様に
エラストマとそれに分散する圧電性粉末とよりなり，前
記同様の方法で圧電定数の変化を付与されている。
エラストマとそれに分散する圧電性粉末とよりなり，前
記同様の方法で圧電定数の変化を付与されている。
【０１０５】
【発明の効果】請求項１〜３および７記載の発明によれ
ば，計測物理量を上，下部圧電素子が発生する両電圧の
僅かに２つにして，複雑な信号処理機構を必要とせず
に，荷重作用位置の検出およびその位置における荷重の
検出を１次元的に，且つ迅速に行うことが可能な，構造
が簡単で，製造コストの安い圧電式荷重センサを提供す
ることができる。
ば，計測物理量を上，下部圧電素子が発生する両電圧の
僅かに２つにして，複雑な信号処理機構を必要とせず
に，荷重作用位置の検出およびその位置における荷重の
検出を１次元的に，且つ迅速に行うことが可能な，構造
が簡単で，製造コストの安い圧電式荷重センサを提供す
ることができる。
【０１０６】請求項４〜６，８〜１０記載の発明によれ
ば，前記効果に加え，荷重作用位置の検出およびその位
置における荷重の検出を２次元的に，且つ迅速に行うこ
とが可能な圧電式荷重センサを提供することができる。
ば，前記効果に加え，荷重作用位置の検出およびその位
置における荷重の検出を２次元的に，且つ迅速に行うこ
とが可能な圧電式荷重センサを提供することができる。
【０１０７】請求項１１記載の発明によれば，荷重作用
位置を１次元的に，且つ迅速に，且つ精度良く検出する
ことができる荷重位置検出方法を提供することができ
る。
位置を１次元的に，且つ迅速に，且つ精度良く検出する
ことができる荷重位置検出方法を提供することができ
る。
【図１】荷重センサの原理を説明するための斜視図であ
る。
る。
【図２】荷重センサの第１実施例の製造方法説明図であ
る。
る。
【図３】荷重センサの第１実施例の斜視図である。
【図４】理論電圧比と算出電圧比との関係を示すグラフ
である。
である。
【図５】実荷重と算出荷重Ｔ（４）〜Ｔ（６）との関係
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図６】荷重センサの第２実施例の斜視図である。
【図７】荷重センサの第２実施例の製造方法説明図であ
る。
る。
【図８】実荷重と算出荷重Ｔ（６）との関係を示すグラ
フである。
フである。
【図９】荷重センサの第３実施例の斜視図である。
【図１０】荷重センサの第３実施例の製造方法説明図で
ある。
ある。
【図１１】荷重センサの第４実施例の斜視図である。
【図１２】荷重センサの第５実施例の斜視図である。
【図１３】荷重センサの第５実施例の製造方法説明図で
ある。
ある。
１，１５ 上部銅箔（上部導電体） ２，１１ 下部銅箔（下部導電体） ３，１４ 中間部銅箔（中間部導電体） １２ 導線（上，中，下部導電体） ２２ 銅線（電気的接続手段） Ａ，Ｂ 並列方向 ＧL 下部圧電ユニット群 ＧU 上部圧電ユニット群 ＭＵ，ＭＵ1 〜ＭＵ12 上部圧電素子 ＭＬ，ＭＬ1 〜ＭＬ12 下部圧電素子 Ｓ1 〜Ｓ6 荷重センサ ＵＵ 上部圧電ユニット ＵＬ 下部圧電ユニット ＵＵ1 〜ＵＵ3 第１〜第３上部圧電ユニット ＵＬ1 〜ＵＬ3 第１〜第３下部圧電ユニット
Claims (11)
- 【請求項１】 上部導電体（１；１２，１５）と，下部
導電体（２；１１，１２）と，それら上，下部導電体
（１；１２，１５）（２；１１，１２）間に位置する中
間部導電体（３；１２，１４）と，前記上，中間部導電
体（１；１２，１５）（３；１２，１４）間に挟まれて
並列する複数の上部圧電素子（ＭＵ1 〜ＭＵ12；ＭＵ1
〜ＭＵ3 ）と，前記下，中間部導電体（２；１１，１
２）（３；１２，１４）間に挟まれて並列する複数の下
部圧電素子（ＭＬ1 〜ＭＬ12；ＭＬ 1 〜ＭＬ3 ）とを備
え，前記複数の上部圧電素子（ＭＵ1 〜ＭＵ12；ＭＵ1
〜ＭＵ3 ）においては，それらの圧電定数が並列方向一
端部に存する圧電素子（ＭＵ 12；ＭＵ3 ）から並列方向
他端部に存する圧電素子（ＭＵ1 ；ＭＵ1 ）に向って漸
減するように設定され，前記複数の下部圧電素子（ＭＬ
1 〜ＭＬ12；ＭＬ1 〜ＭＬ3 ）においては，それらの圧
電定数が前記並列方向一端部に存する圧電素子（Ｍ
Ｌ1 ；ＭＬ1 ）から前記並列方向他端部に存する圧電素
子（ＭＬ12；ＭＬ3）に向って漸増するように設定され
ていることを特徴とする圧電式荷重センサ。 - 【請求項２】 複数の前記下部圧電素子（ＭＬ1 〜ＭＬ
12；ＭＬ1 〜ＭＬ3）の並列様式が，複数の前記上部圧
電素子（ＭＵ1 〜ＭＵ12；ＭＵ1 〜ＭＵ3 ）を水平面内
で１８０°回転させたときの並列様式と同一である，請
求項１記載の圧電式荷重センサ。 - 【請求項３】 １つの前記上部圧電素子（ＭＵ1 〜ＭＵ
12；ＭＵ1 〜ＭＵ3）およびその上部圧電素子（ＭＵ1
〜ＭＵ12；ＭＵ1 〜ＭＵ3 ）に対向する１つの前記下部
圧電素子（ＭＬ12〜ＭＬ1 ；ＭＬ3 〜ＭＬ1 ）に一定荷
重Ｔをかけた状態において，それら上，下部圧電素子
（ＭＵ1 〜ＭＵ12，ＭＬ12〜ＭＬ1 ；ＭＵ1 〜ＭＵ3 ，
ＭＬ3 〜ＭＬ1 ）が発生する両電圧の和が，他の何れか
１つの前記上部圧電素子（ＭＵ1 〜ＭＵ12；ＭＵ1 〜Ｍ
Ｕ3 ）およびその上部圧電素子（ＭＵ1 〜ＭＵ12；ＭＵ
1 〜ＭＵ3 ）に対向する１つの前記下部圧電素子（ＭＬ
12〜ＭＬ1 ；ＭＬ3 〜ＭＬ1 ）に前記一定荷重Ｔをかけ
た状態において，それら上，下部圧電素子（ＭＵ1 〜Ｍ
Ｕ12，ＭＬ12〜ＭＬ1 ；ＭＵ1 〜ＭＵ3 ，ＭＬ3 〜ＭＬ
1 ）が発生する両電圧の和に等しい，請求項１または２
記載の圧電式荷重センサ。 - 【請求項４】 下部圧電ユニット（ＵＬ1 〜ＵＬ3 ）が
上部導電体（１２，１５）と，下部導電体（１１，１
２）と，それら上，下部導電体（１２，１５）（１１，
１２）間に挟まれて並列する複数の下部圧電素子（ＭＬ
1 〜ＭＬ3 ）と，前記上部導電体（１５，１２）の上側
に在って並列する複数の上部圧電素子（ＭＵ1 〜Ｍ
Ｕ3 ）とを備え，前記複数の上部圧電素子（ＭＵ1 〜Ｍ
Ｕ3 ）においては，それらの圧電定数が並列方向一端部
に存する圧電素子（ＭＵ3 ）から並列方向他端部に存す
る圧電素子（ＭＵ1 ）に向って漸減するように設定さ
れ，前記複数の下部圧電素子（ＭＬ1 〜ＭＬ3 ）におい
ては，それらの圧電定数が前記並列方向一端部に存する
圧電素子（ＭＬ1 ）から前記並列方向他端部に存する圧
電素子（ＭＬ3 ）に向って漸増するように設定されてお
り，複数の前記下部圧電ユニット（ＵＬ1 〜ＵＬ3 ）
を，それらの上部圧電素子（ＭＵ1 〜ＭＵ3 ）のうち最
大圧電定数を有するもの（ＭＵ3 ）が相隣るように並列
させると共に相隣る両導電体（１２，１５），（１１，
１２）間を電気的に接続した下部圧電ユニット群
（ＧL ）と，前記下部圧電ユニット群（ＧL ）の各下部
圧電ユニット（ＵＬ1 〜ＵＬ3 ）上に配置された複数の
中間部導電体（１２，１４）と，相隣る両中間部導電体
（１２，１４）間を電気的に接続する手段（２２）と，
上部圧電ユニット（ＵＵ1 〜ＵＵ3 ）が上部導電体（１
２，１５）と，下部導電体（１１，１２）と，それら
上，下部導電体（１２，１５）（１１，１２）間に挟ま
れて並列する複数の上部圧電素子（ＭＵ1 〜ＭＵ3 ）
と，前記下部導電体（１１，１２）の下側に在って並列
する複数の下部圧電素子（ＭＬ1 〜ＭＬ3 ）とを備え，
前記複数の上部圧電素子（ＭＵ1 〜ＭＵ3 ）において
は，それらの圧電定数が並列方向一端部に存する圧電素
子（ＭＵ3 ）から並列方向他端部に存する圧電素子（Ｍ
Ｕ1 ）に向って漸減するように設定され，前記複数の下
部圧電素子（ＭＬ1 〜ＭＬ3 ）においては，それらの圧
電定数が前記並列方向一端部に存する圧電素子（Ｍ
Ｌ1 ）から前記並列方向他端部に存する圧電素子（ＭＬ
3 ）に向って漸増するように設定されており，複数の前
記上部圧電ユニット（ＵＵ1 〜ＵＵ3 ）を，それらの上
部圧電素子（ＭＵ1 〜ＭＵ3 ）のうち最大圧電定数を有
するもの（ＭＵ3 ）が相隣るように並列させると共に相
隣る両導電体（１２，１５），（１１，１２）間を電気
的に接続し，且つ前記各中間部導電体（１２，１４）を
介して前記下部圧電ユニット群（ＧL ）に重ね合せられ
た上部圧電ユニット群（ＧU ）とより構成され，複数の
前記上部圧電ユニット（ＵＵ1 〜ＵＵ3 ）の並列方向
（Ａ）と，複数の前記下部圧電ユニット（ＵＬ1 〜ＵＬ
3 ）の並列方向（Ｂ）とが交差関係にあることを特徴と
する圧電式荷重センサ。 - 【請求項５】 前記上部圧電ユニット群（ＧU ）の前記
上部圧電ユニット（ＵＵ1 〜ＵＵ3 ）における前記上，
下部圧電素子（ＭＵ1 〜ＭＵ3 ，ＭＬ1 〜ＭＬ3 ）の並
列様式が，前記下部圧電ユニット群（ＧL ）を水平面内
で９０°回転させたときの前記下部圧電ユニット（ＵＬ
1 〜ＵＬ3 ）における前記上，下部圧電素子（ＭＵ1 〜
ＭＵ3 ，ＭＬ1 〜ＭＬ3 ）の並列様式と同一である，請
求項４記載の圧電式荷重センサ。 - 【請求項６】 上部導電体（１）と，下部導電体（２）
と，それら上，下部導電体（１，２）間に挟まれて並列
する複数の直方体状下部圧電素子（ＭＬ1 〜ＭＬ3 ）
と，前記上部導電体（１）の上側に在って前記下部圧電
素子（ＭＬ1 〜ＭＬ3 ）と同方向に並列する複数の直方
体状上部圧電素子（ＭＵ1 〜ＭＵ3 ）とを備え，前記複
数の上部圧電素子（ＭＵ1 〜ＭＵ3 ）においては，それ
らの圧電定数が並列方向一端部に存する圧電素子（ＭＵ
3 ）から並列方向他端部に存する圧電素子（ＭＵ1 ）に
向って漸減するように設定され，前記複数の下部圧電素
子（ＭＬ1 〜ＭＬ3 ）においては，それらの圧電定数が
前記並列方向一端部に存する圧電素子（ＭＬ1 ）から前
記並列方向他端部に存する圧電素子（ＭＬ3 ）に向って
漸増するように設定されている下部圧電ユニット（Ｕ
Ｌ）と，前記下部圧電ユニット（ＵＬ）上に配置された
中間部導電体（３）と，上部導電体（１）と，下部導電
体（２）と，それら上，下部導電体（１，２）間に挟ま
れて並列する複数の直方体状上部圧電素子（ＭＵ1 〜Ｍ
Ｕ3 ）と，前記下部導電体（２）の下側に在って前記上
部圧電素子（ＭＵ1 〜ＭＵ3 ）と同方向に並列する複数
の直方体状下部圧電素子（ＭＬ1 〜ＭＬ3 ）とを備え，
前記複数の上部圧電素子（ＭＵ1 〜ＭＵ3 ）において
は，それらの圧電定数が並列方向一端部に存する圧電素
子（ＭＵ3 ）から並列方向他端部に存する圧電素子（Ｍ
Ｕ1 ）に向って漸減するように設定され，前記複数の下
部圧電素子（ＭＬ1 〜ＭＬ3 ）においては，それらの圧
電定数が前記並列方向一端部に存する圧電素子（Ｍ
Ｌ1）から前記並列方向他端部に存する圧電素子（ＭＬ
3 ）に向って漸増するように設定され，且つ前記中間部
導電体（３）を介して前記下部圧電ユニット（ＵＬ）に
重ね合せられた上部圧電ユニット（ＵＵ）とより構成さ
れ，前記上部圧電ユニット（ＵＵ）における前記上，下
部圧電素子（ＭＵ1 〜ＭＵ3 ，ＭＬ1 〜ＭＬ3 ）の並列
方向と，前記下部圧電ユニット（ＵＬ）における前記
上，下部圧電素子（ＭＵ1 〜ＭＵ3 ，ＭＬ1 〜ＭＬ3 ）
の並列方向とが交差関係にあることを特徴とする圧電式
荷重センサ。 - 【請求項７】 上部導電体（１）と，下部導電体（２）
と，それら上，下部導電体（１，２）間に位置する中間
部導電体（３）と，前記上，中間部導電体（１，３）間
に挟まれた１つの上部圧電素子（ＭＵ）と，前記下，中
間部導電体（２，３）間に挟まれた１つの下部圧電素子
（ＭＬ）とを備え，前記上部圧電素子（ＭＵ）は，その
一端部側から他端部側に向って圧電定数が漸減するよう
に構成され，前記下部圧電素子（ＭＬ）は，前記一端部
側から前記他端部側に向って圧電定数が漸増するように
構成されていることを特徴とする圧電式荷重センサ。 - 【請求項８】 上部導電体（１）と，下部導電体（２）
と，それら上，下部導電体（１，２）間に挟まれた１つ
の平板状下部圧電素子（ＭＬ）と，前記上部導電体
（１）の上側に在る１つの平板状上部圧電素子（ＭＵ）
とを備え，前記上部圧電素子（ＭＵ）は，その一端縁部
側から他端縁部側に向って圧電定数が漸減するように構
成され，前記下部圧電素子（ＭＬ）は，前記上部圧電素
子（ＭＵ）の前記一端縁部側に対応する一端縁部側か
ら，前記上部圧電素子（ＭＵ）の前記他端縁部側に対応
する他端縁部側に向って圧電定数が漸増するように構成
されている下部圧電ユニット（ＵＬ）と，前記下部圧電
ユニット（ＵＬ）上に配置された中間部導電体（３）
と，上部導電体（１）と，下部導電体（２）と，それら
上，下部導電体（１，２）間に挟まれた１つの平板状上
部圧電素子（ＭＵ）と，前記下部導電体（２）の下側に
在る１つの平板状下部圧電素子（ＭＬ）とを備え，前記
上部圧電素子（ＭＵ）は，その一端縁部側から他端縁部
側に向って圧電定数が漸減するように構成され，前記下
部圧電素子（ＭＬ）は，前記上部圧電素子（ＭＵ）の前
記一端縁部側に対応する一端縁部側から，前記上部圧電
素子（ＭＵ）の前記他端縁部側に対応する他端縁部側に
向って圧電定数が漸増するように構成されており，且つ
前記中間部導電体（３）を介して前記下部圧電ユニット
（ＵＬ）に重ね合せられた上部圧電ユニット（ＵＵ）と
より構成され，前記上部圧電ユニット（ＵＵ）における
圧電定数の漸減および漸増方向と前記下部圧電ユニット
（ＵＬ）における圧電定数の漸減および漸増方向とが交
差関係にあることを特徴とする圧電式荷重センサ。 - 【請求項９】 前記上部圧電ユニット（ＵＵ）におい
て，前記下部圧電素子（ＭＬ）は前記上部圧電素子（Ｍ
Ｕ）を水平面内で１８０°回転させたものと同一であ
り，また前記下部圧電ユニット（ＵＬ）において，前記
下部圧電素子（ＭＬ）は前記上部圧電素子（ＭＵ）を水
平面内で１８０°回転させたものと同一である，請求項
８記載の圧電式荷重センサ。 - 【請求項１０】 前記上部圧電ユニット（ＵＵ）の前記
上，下部圧電素子（ＭＵ，ＭＬ）は，前記下部圧電ユニ
ット（ＵＬ）を水平面内で９０°回転させたものと同一
である，請求項８または９記載の圧電式荷重センサ。 - 【請求項１１】 上部導電体（１；１２，１５）と，下
部導電体（２；１１，１２）と，それら上，下部導電体
（１；１２，１５）（２；１１，１２）間に位置する中
間部導電体（３；１２，１４）と，前記上，中間部導電
体（１；１２，１５）（３；１２，１４）間に挟まれて
並列する複数の上部圧電素子（ＭＵ1〜ＭＵ12；ＭＵ1
〜ＭＵ3 ）と，前記下，中間部導電体（２；１１，１
２）（３；１２，１４）間に挟まれて並列する複数の下
部圧電素子（ＭＬ1 〜ＭＬ12；ＭＬ1 〜ＭＬ3 ）とを備
え，前記複数の上部圧電素子（ＭＵ1 〜ＭＵ12；ＭＵ1
〜ＭＵ3 ）においては，それらの圧電定数が並列方向一
端部に存する圧電素子（ＭＵ12；ＭＵ3 ）から並列方向
他端部に存する圧電素子（ＭＵ1 ；ＭＵ1 ）に向って漸
減するように設定され，前記複数の下部圧電素子（ＭＬ
1 〜ＭＬ12；ＭＬ1〜ＭＬ3 ）においては，それらの圧
電定数が前記並列方向一端部に存する圧電素子（Ｍ
Ｌ1 ；ＭＬ1 ）から前記並列方向他端部に存する圧電素
子（ＭＬ12；ＭＬ 3 ）に向って漸増するように設定され
ている圧電式荷重センサ（Ｓ1 ）を用い，１つの前記上
部圧電素子（ＭＵ1 〜ＭＵ12；ＭＵ1 〜ＭＵ3 ）および
それと対向する１つの前記下部圧電素子（ＭＬ12〜ＭＬ
1 ；ＭＬ3 〜ＭＬ1 ）に荷重が作用したときにそれら
上，下部圧電素子（ＭＵ1 〜ＭＵ12，ＭＬ12〜ＭＬ1 ；
ＭＵ1〜ＭＵ3 ，ＭＬ3 〜ＭＬ1 ）が発生する電圧の比
に基づいて荷重作用位置を検出することを特徴とする荷
重作用位置検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29638096A JP3619339B2 (ja) | 1996-11-08 | 1996-11-08 | 圧電式荷重センサおよび荷重作用位置検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29638096A JP3619339B2 (ja) | 1996-11-08 | 1996-11-08 | 圧電式荷重センサおよび荷重作用位置検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10142084A true JPH10142084A (ja) | 1998-05-29 |
| JP3619339B2 JP3619339B2 (ja) | 2005-02-09 |
Family
ID=17832806
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29638096A Expired - Fee Related JP3619339B2 (ja) | 1996-11-08 | 1996-11-08 | 圧電式荷重センサおよび荷重作用位置検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3619339B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6065353A (en) * | 1997-07-03 | 2000-05-23 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Piezoelectric load sensor, and process for detecting load-applied position |
| JP2012032325A (ja) * | 2010-08-02 | 2012-02-16 | Sony Corp | 形状センサおよび情報入力装置 |
| CN111376282A (zh) * | 2018-12-26 | 2020-07-07 | 精工爱普生株式会社 | 力检测装置以及机器人 |
-
1996
- 1996-11-08 JP JP29638096A patent/JP3619339B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| CN111376282A (zh) * | 2018-12-26 | 2020-07-07 | 精工爱普生株式会社 | 力检测装置以及机器人 |
| US10983015B2 (en) | 2018-12-26 | 2021-04-20 | Seiko Epson Corporation | Force detecting device and robot |
| CN111376282B (zh) * | 2018-12-26 | 2022-12-02 | 精工爱普生株式会社 | 力检测装置以及机器人 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3619339B2 (ja) | 2005-02-09 |
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