JPH10260097A - 荷重センサ - Google Patents

荷重センサ

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JPH10260097A
JPH10260097A JP9065812A JP6581297A JPH10260097A JP H10260097 A JPH10260097 A JP H10260097A JP 9065812 A JP9065812 A JP 9065812A JP 6581297 A JP6581297 A JP 6581297A JP H10260097 A JPH10260097 A JP H10260097A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
load sensor
elastic plate
elastic member
strain detecting
strain
Prior art date
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Pending
Application number
JP9065812A
Other languages
English (en)
Inventor
Hideki Shigemoto
英樹 重本
Hiroshi Matsui
博 松井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP9065812A priority Critical patent/JPH10260097A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ゲーム機器の操作部やパーソナルコンピュー
タのポインティングデバイス等に使用される荷重センサ
に関し、操作方向が明確で、操作部の移動量で入力でき
る低寸法の荷重センサを提供することを目的とする。 【解決手段】 二対の歪み検出素子5(5A,5B),
6(6A,6B)を備え中央に固定部11Aを有する弾
性板11を、固定部11Aを中心とする円周上に配され
た弾性部材14を介して平板状操作体15で押すように
構成される荷重センサとすることにより、平板状操作体
15の押す位置および移動量の大きさで出力信号の方向
および大きさを調整することができる低寸法の荷重セン
サを提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、主としてゲーム機
器の操作部やパーソナルコンピュータのポインティング
デバイスまたは各種電子機器のリモートコントローラ等
に使用され、操作部を前後左右に操作することにより、
表示画面の座標入力(二次元)を行う荷重センサに関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種の荷重センサとしては、特
開平7−174646号公報に記載された荷重センサが
知られている。
【0003】その構成は、図6の従来の荷重センサを用
いたポインティングデバイスの斜視図に示すように、周
囲四箇所の端部を固定部4により取付台3へ固定された
弾性板1の中央部に剛体の操作部2を設け、この操作部
2の先端に力を加えることにより、弾性板1が変形する
構造となっている。
【0004】そして、弾性板1の操作部2と固定部4の
間には、固定部4と操作部2とを結ぶ線上でかつ操作部
2から等距離に、抵抗値の等しい歪み感応抵抗体からな
る第一、第二の二対の歪み検出素子5(5A,5B),
6(6A,6B)が互いに直交する位置関係で設けられ
ている。
【0005】このような構成の荷重センサの動作につい
て説明すると、図7の操作状態を説明する断面図に示す
ように、操作部2の先端に弾性板1と平行なアの方向、
すなわち検出素子5Aの方向に力を加えた場合、弾性板
1の第一の対の歪み検出素子5のうち検出素子5Aは凹
面に、同5Bは凸面に変形し、この変形により検出素子
5Aの抵抗値は下がり、同5Bの抵抗値は上がり、この
第一の対の歪み検出素子5の検出素子5A,5Bの抵抗
値変化の差を演算することにより、抵抗値変化が二倍に
拡大された状態で加えられた力の大きさを検出して出力
することができる。
【0006】一方、第二の対の歪み検出素子6の検出素
子6A,6Bは、同じ方向のねじり応力が加えられるだ
けで抵抗値変化の差は発生せず、第一の対の歪み検出素
子5の座標軸方向の力だけが検出できる。
【0007】同様に、操作部2の先端に図6に示す弾性
板1と平行なイの方向、すなわち検出素子5Aと6Aの
中間の方向に力を加える場合には、検出素子5Aと6A
は凹面に、同5Bと6Bは凸面に変形し、この変形によ
り検出素子5Aと6Aの抵抗値は下がり、同5Bと6B
の抵抗値は上がり、この第一の対の歪み検出素子5の検
出素子5A,5Bの抵抗値変化の差および第二の対の歪
み検出素子6の検出素子6A,6Bの抵抗値変化の差を
それぞれ演算し、両者の差を比較することにより、加え
られた力の大きさと方向を検出して出力することができ
る。
【0008】このように、操作部2に加えられた力は、
二つの座標軸の方向に分離されてその大きさと方向を検
出・出力することができるように構成されたものであっ
た。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の荷重センサでは、弾性板1の弾性変形領域で使用され
るものであるため、操作部2の可動範囲が非常に僅かな
ものであり、操作する部分の操作方向および移動量の大
小で出力信号の大きさおよび方向を調整しながら入力す
ることが難しいという欠点があり、また、操作部2が上
方に突出しているため荷重センサとしての高さ寸法が大
きいという課題があった。
【0010】本発明はこのような従来の課題を解決する
ものであり、操作方向が明確で、操作部の移動量を大き
くすることができ、操作部の移動量の大小で出力信号を
調整しながら入力することが可能で、高さ寸法が小さい
荷重センサを提供することを目的とするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の荷重センサは、歪み検出素子を備え中央に固
定部を有する弾性板を、固定部を中心とする円周上に配
された弾性部材を介して平板状操作体で押すように構成
するものである。
【0012】この本発明により、平板状操作体の操作方
向に合った方向の位置を押すことにより操作ができて、
しかも、その部分の移動量を大きくすることが可能とな
り、操作体の押す位置および移動量の大小で出力信号の
方向および大きさを調整することができ、高さ寸法の小
さい荷重センサを得ることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、中央に固定部を有する弾性板と、弾性板の固定部を
中心とする円周上に配された弾性部材を挟んで弾性板に
対向する平板状操作体と、弾性板上の弾性部材の円周内
で固定部を中心として互いに直交する位置に配された二
対またはその倍数の歪み検出素子からなる荷重センサと
したものであり、歪み検出素子の出力信号の方向が平板
状操作体の押圧位置で決まり、押圧位置の押し込み量を
弾性部材の圧縮変形により大きくすることができるの
で、平板状操作体の押圧位置と押し込み量の大小で出力
信号の方向と大きさを調整することが可能な荷重センサ
を提供することができると共に、操作部が上方に突出し
ないために荷重センサ全体の高さ寸法を小さくできると
いう作用を有する。
【0014】請求項2に記載の発明は、請求項1記載の
発明において、全ての歪み検出素子が弾性板の固定部か
ら等距離に配されたものであり、請求項1記載の発明に
よる作用に加えて、各操作方向に対する出力信号のバラ
ツキが小さく、高精度なポインティングデバイスを提供
することができるという作用を有する。
【0015】請求項3に記載の発明は、請求項1または
2記載の発明において、弾性部材がリング状の高分子材
料で構成されたものであり、材料の種類が豊富で、任意
の大きさ、断面形状、撓み荷重に対応した弾性部材を容
易に製作でき、かつ、組立てが容易であるという作用を
有する。
【0016】請求項4に記載の発明は、請求項1〜3の
いずれか一つに記載の発明において、弾性部材の断面形
状を円形としたものであり、平板状操作体の押し始めに
は押し荷重に対して弾性部材が大きく圧縮変形するの
で、歪み検出素子の変形量すなわち出力信号の大きさに
対する押し込み量が大きく、押し荷重を増すにつれて押
し荷重に対する撓み量すなわち出力信号の大きさに対す
る押し込み量が小さくなるので、平板状操作体に軽く触
れた程度では出力信号が出ず、強く押す場合には大きな
出力信号を出すという操作のし易い荷重センサを提供す
ることができるという作用を有する。
【0017】請求項5に記載の発明は、請求項1〜3の
いずれか一つに記載の発明において、弾性部材の断面形
状を中空円形としたものであり、請求項4に記載の発明
による作用に加えて、押し荷重すなわち歪み検出素子の
出力信号の大きさに対する押し込み量がさらに大きくな
るので、押し込み量の大きさで出力信号の大きさを調整
し易い荷重センサを提供することができるという作用を
有する。
【0018】請求項6に記載の発明は、請求項1〜5の
いずれか一つに記載の発明において、歪み検出素子が弾
性板上に装着された歪みゲージで構成されたものであ
り、各種形状・大きさの弾性板を有する荷重センサにフ
レキシブルに対応することができるという作用を有す
る。
【0019】請求項7に記載の発明は、請求項1〜5の
いずれか一つに記載の発明において、歪み検出素子が弾
性板上に印刷形成された歪み感応抵抗体で構成されたも
のであり、圧膜印刷等の方法で歪み検出素子を弾性板上
に直接に形成することにより、歪み検出素子の位置ず
れ、抵抗値のバラツキ等を小さくできるので、高精度な
歪み検出素子を備えた荷重センサを低コストで量産する
ことができるという作用を有する。
【0020】以下、本発明の実施の形態について、図1
〜図5を用いて説明する。なお、従来の技術の項で説明
した構成と同一構成の部分には同一符号を付し、その詳
細な説明を省略する。
【0021】(実施の形態1)図1は本発明の第1の実
施の形態による荷重センサを用いたポインティングデバ
イスの断面図、図2は同一部断面の外観斜視図であり、
同図において、11は円形の弾性板で、その中央の固定
部11Aを固定鋲12により剛体の取付台13に固定さ
れると共に、その上方には、固定部11Aを中心とする
円周上に配された断面形状が円形のリング状のゴム製の
弾性部材14を挟んで、剛体の平板状操作体15が対向
して配されており、この平板状操作体15の所定位置の
上面を押して傾けることにより、その下方の弾性板11
の一部が弾性部材14を介して下方に押され、押された
部分が下方に撓む構造となっている。
【0022】そして、この弾性板11上には、弾性部材
14の円周内の固定部11Aから等距離の位置で固定部
11Aを中心として互いに直交する位置に、等しい抵抗
値の歪み感応抵抗体からなる第一、第二の二対の歪み検
出素子5(5A,5B),6(6A,6B)が設けられ
ている。
【0023】以上のように構成された荷重センサを用い
たポインティングデバイスの動作について、図3の動作
状態を説明する断面図および図4の上面図を用いて説明
する。
【0024】まず、同図に示すウの位置、すなわち検出
素子5A方向の平板状操作体15の上面を下方に押し下
げると、平板状操作体15が傾いてウの位置の下方の弾
性部材14が圧縮変形すると共に、その下方の弾性板1
1も押された部分が下方に下がるように撓められる。
【0025】これに伴って、弾性板11上の第一の対の
歪み検出素子5のうち一方の検出素子5Aは凸面に変形
してその抵抗値が上がるが、他方の検出素子5Bはその
部分の弾性板11が撓まず抵抗値変化は起こらないの
で、この検出素子5A,5Bの抵抗値変化の差を演算す
ることにより加えられた力の大きさを検出して出力する
ことができる。
【0026】一方、第二の対の歪み検出素子6(6A,
6B)は、その部分の弾性板11が撓まないので抵抗値
変化の差は生じない。
【0027】同様に、図4に示すエの位置、すなわち検
出素子5Aと6Aの中間の方向の平板状操作体15の上
面を下方に押し下げて平板状操作体15を傾けると、エ
の位置の下方の弾性部材14が圧縮変形すると共に、そ
の下方の弾性板11も押された部分が下がるように撓め
られ、これに伴って、弾性板11上の二対の歪み検出素
子5(5A,5B),6(6A,6B)のうち検出素子
5Aと6Aが凸面に変形してその抵抗値が上がるので、
この検出素子5Aと6Aそれぞれの抵抗値変化の量を演
算し、それらの大きさを比較することにより、加えられ
た力の大きさおよび方向を検出して出力することができ
る。
【0028】以上の操作時において、平板状操作体15
の上面を押す位置の方向により操作方向、すなわち出力
信号の方向が明確であると共に、平板状操作体15の押
し込み量は弾性部材14の圧縮変形分だけ弾性板11の
撓みよりも大きくすることができるので、その量により
出力信号の大きさを調整することは容易である。
【0029】(実施の形態2)図5は本発明の第2の実
施の形態による荷重センサを用いたポインティングデバ
イスの断面図であり、実施の形態1の場合に対して、弾
性部材16の断面形状が異なっているものである。
【0030】すなわち、弾性部材16の断面形状を中空
円形とするものであり、これによって平板状操作体15
の上面を下方に押し下げる際の押し荷重に対する弾性部
材16の圧縮変形の量を、実施の形態1の場合の中実円
形のものよりも大きくすることができるので、押し込み
量による出力信号の大きさの調整がより容易となるもの
である。
【0031】そして、この弾性部材16の押し荷重に対
する圧縮変形の割合は、材質を変えずに、その円形外径
に対する中空孔の割合を変えることによって容易に変え
ることができるものである。
【0032】なお、以上の実施の形態1および同2にお
いて、二対の歪み検出素子5,6が弾性板11の上面に
配される場合について説明したが、これは弾性板11の
下面に配してもよく、また、二対の歪み検出素子5,6
の数を増やして四対とすることによって精度を高めるこ
とが可能である。
【0033】さらに、歪み検出素子5,6は歪みゲージ
を用いてもよいことは勿論である。
【0034】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、平板状操
作体を押す位置によって出力信号の方向が明確で、その
押し込み量によって出力信号の大きさを調整することが
可能な、使い勝手が良く、しかも高さ寸法が小さい荷重
センサを提供することができるという有利な効果が得ら
れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態による荷重センサを
用いたポインティングデバイスの断面図
【図2】同一部断面の外観斜視図
【図3】同動作状態を説明する断面図
【図4】同上面図
【図5】本発明の第2の実施の形態による荷重センサを
用いたポインティングデバイスの断面図
【図6】従来の荷重センサを用いたポインティングデバ
イスの外観斜視図
【図7】同動作状態を説明する断面図
【符号の説明】
5 第一の対の歪み検出素子 6 第二の対の歪み検出素子 5A,5B,6A,6B 検出素子 11 弾性板 11A 固定部 12 固定鋲 13 取付台 14,16 弾性部材 15 平板状操作体

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 中央に固定部を有する弾性板と、弾性板
    の固定部を中心とする円周上に配された弾性部材を挟ん
    で弾性板に対向する平板状操作体と、弾性板上の弾性部
    材の円周内で固定部を中心として互いに直交する位置に
    配された二対またはその倍数の歪み検出素子からなる荷
    重センサ。
  2. 【請求項2】 全ての歪み検出素子が弾性板の固定部か
    ら等距離位置に配された請求項1記載の荷重センサ。
  3. 【請求項3】 弾性部材がリング状の高分子材料で構成
    された請求項1または2記載の荷重センサ。
  4. 【請求項4】 弾性部材の断面形状を円形とした請求項
    1〜3のいずれか一つに記載の荷重センサ。
  5. 【請求項5】 弾性部材の断面形状を中空円形とした請
    求項1〜3のいずれか一つに記載の荷重センサ。
  6. 【請求項6】 歪み検出素子が弾性板上に装着された歪
    みゲージで構成された請求項1〜5のいずれか一つに記
    載の荷重センサ。
  7. 【請求項7】 歪み検出素子が弾性板上に印刷形成され
    た歪み感応抵抗体で構成された請求項1〜5のいずれか
    一つに記載の荷重センサ。
JP9065812A 1997-03-19 1997-03-19 荷重センサ Pending JPH10260097A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003074986A1 (fr) * 2002-03-07 2003-09-12 K-Tech Devices Corp. Capteur de contrainte
DE112019006691T5 (de) 2019-01-17 2021-10-14 Alps Alpine Co., Ltd. Eingabevorrichtung, und bedieneinheit

Cited By (3)

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WO2003074986A1 (fr) * 2002-03-07 2003-09-12 K-Tech Devices Corp. Capteur de contrainte
DE112019006691T5 (de) 2019-01-17 2021-10-14 Alps Alpine Co., Ltd. Eingabevorrichtung, und bedieneinheit
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