TWI668417B - 觸覺感應器的被覆構造及觸覺感應器 - Google Patents

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Abstract

本發明之課題在於提供觸覺感應器的被覆構造及觸覺感應器，該觸覺感應器的被覆構造及觸覺感應器，雖未設置接著劑層但能充分地確保感應器本體和被覆層之接著性，並且不會有隨著被覆層的形成而產生感應器誤偵知之虞。本發明之觸覺感應器的被覆構造，係於感應器本體(2)形成有由彈性體構成的被覆層(3)之觸覺感應器的被覆構造，被覆層(3)係至少由外層(32)和內層(31)兩層構成，該外層(32)配置在最外側，該內層(31)與感應器本體(2)相接配置而黏著性較外層(32)高且硬度較外層(32)低，並且藉由鑄模成形而一體成形於感應器本體(2)。較佳為，感應器本體(2)設置在基材(4)的上面，被覆層(3)涵蓋被覆於感應器本體(2)和基材(4)，並且基材(4)的下面未被內層(31)被覆。

Description

觸覺感應器的被覆構造及觸覺感應器
本發明係關於觸覺感應器的被覆構造及觸覺感應器，詳細地說，該觸覺感應器的被覆構造及觸覺感應器，雖未設置接著劑層但能充分地確保感應器本體和被覆層之接合性，並且不會有隨著被覆層的形成而產生感應器誤偵知之虞。
近年來，盛行開發以偵知人體的壓力為目的之感應器。該等必須直接檢測手、足、身體各部位，因而被要求是表面由柔軟的被覆層覆蓋的感應器裝置。
作為偵知人體的壓力之感應器，習知有感壓橡膠感應器和靜電電容型感應器。任一感應器皆為了使感應器本體和覆蓋其表面的被覆層組合，而在將感應器本體和被覆層分別成形為個體後，利用接著劑接合(專利文獻1)。
〔先行技術文獻〕 〔專利文獻〕
〔專利文獻1〕日本特開2013-96716號公報
如以往，在利用接著劑接合感應器本體和被覆層時，由於接著劑硬化時的內部應力使得感應器本體成為施加有負載的狀態，而成為造成感應器的誤偵知之要因之一。因此，也考慮過使用黏著帶接合感應器本體和被覆層，但感應器本體為具有凹凸形狀的情形下難以適用。
因此，本發明之課題在於提供一種觸覺感應器的被覆構造及觸覺感應器，該觸覺感應器的被覆構造及觸覺感應器，雖未設置接著劑層但能充分地確保感應器本體和被覆層之接著性，並且不會有隨著被覆層的形成而產生感應器誤偵知之虞。
且，本發明之其他課題可根據以下記載得以明瞭。
上述課題能藉由以下各發明解決。
1.一種觸覺感應器的被覆構造，係於感應器本體形成有由彈性體構成的被覆層之觸覺感應器的被覆構造，其特徵在於：前述被覆層至少由外層和內層兩層構成，該外層配置在最外側，該內層與前述感應器本體相接配置而黏著性較 前述外層高且硬度較前述外層低，並且藉由鑄模成形而一體成形於前述感應器本體。
2.如前述1之觸覺感應器的被覆構造，其中，前述感應器本體設置在基材的上面，前述被覆層涵蓋被覆於前述感應器本體和前述基材，並且前述基材的下面未被前述內層被覆。
3.如前述1或2之觸覺感應器的被覆構造，其中，前述內層的蕭耳硬度A為0度~40度，前述外層的蕭耳硬度A為20度~90度。
4.如前述1、2或3之觸覺感應器的被覆構造，其中，前述內層的厚度為1.0mm~20.0mm、前述外層的厚度為0.2mm~2.0mm。
5.一種觸覺感應器，其特徵在於：具備如前述1至4中任一項記載之觸覺感應器的被覆構造。
根據本發明，能提供一種觸覺感應器的被覆構造及觸覺感應器，該觸覺感應器的被覆構造及觸覺感應器，雖未設置接著劑層但能充分地確保感應器本體和被覆層之接著性，並且不會有隨著被覆層的形成而產生感應器誤偵知之虞。
1、10‧‧‧觸覺感應器
2‧‧‧感應器本體
3‧‧‧被覆層
4‧‧‧基材
21‧‧‧FPC
22‧‧‧感應器元件
31‧‧‧內層
32‧‧‧外層
圖1係顯示本發明之觸覺感應器的被覆構造之第1實施形態的觸覺感應器之俯視圖。
圖2係沿著圖1中的(ii)-(ii)線之剖視圖。
圖3係顯示本發明之觸覺感應器的第2實施形態的觸覺感應器之俯視圖。
圖4係沿著圖3中的(iv)-(iv)線之剖視圖。
以下，參照圖式說明本發明之實施形態。
圖1係顯示本發明之觸覺感應器的被覆構造之第1實施形態的觸覺感應器之俯視圖，圖2係圖1中沿著(ii)-(ii)線之剖視圖。
觸覺感應器1係在基材4的上面設置有感應器本體2，且一體成形有由彈性體構成的被覆層3，該被覆層3係涵蓋基材4和感應器本體2予以一體地被覆。
感應器本體2係於FPC(撓性印刷電路基板)21上沿著觸覺感應器1的長度方向將複數個感應器元件22排列成一列，該複數個感應器元件22例如由感壓感應器或靜電電容型感應器等構成，在由樹脂或金屬等構成的基材4的上面，將感應器元件22朝上方配向設置。
該被覆層3係內層31、及被配置成被覆該內層31的外側之外層32之兩層構造，其中的內層31被配置成與感應器本體2相接。
具體而言，內層31係於形成為寬幅的基材4 的前端側，設置成被覆包含感應器本體2的上面之基材4的上面、及基材4的側面。但是，內層31被形成為與基材4的下面成為同一面。因而，基材4的下面(設置感應器本體2之面的相反面)未被內層31被覆。
且，外層32係設置成，構成被覆層3的最外側之層且被覆該內層31的外表面，並且繞進基材4的下面而亦被覆該基材4的下面。該外層32具有保護設置有FPC21及感應器元件22的感應器本體2的功能。而且，本發明係藉由被覆層3也繞進基材4的下面側而一體成形，使得被覆層3不會有從基材4剝離之虞。
內層31和外層32皆由柔軟的彈性體構成，但構成內層31的彈性體係藉由黏著性較構成外層32的彈性體高且硬度較構成外層32的彈性體低之彈性體構成。構成外層32的彈性體較佳為，交聯密度較構成內層31的彈性體大、黏著性較低、硬度較高者為佳。
被覆層3為該等內層31和外層32之兩層，但分別藉由鑄模成形，涵蓋感應器本體2和基材4予以一體成形。
鑄模成形係於將基材4上設置有感應器本體2的一體物安裝在成形模內後，讓被覆層3的原料流入再藉由固化形成被覆層3。
具體而言，首先將基材4上設置有感應器本體2的一體物安裝在內層31用的成形模，讓內層31的原料流入並固化。此時，設定成基材4的下面抵接於成形模 的內壁面之狀態，使內層31的原料不會繞進基材4的下面側。
接著，將一體成形有內層31的一體物從成形模取出，接著安裝到外層32用的成形模。此時，使基材4的下面從成形模的內壁面僅分離外層32的厚度量，藉此使外層32的原料也繞進基材4的下面。而且，與上述同樣地使外層32的原料流入並固化，使外層32與內層31的外面一體成形。
藉此，感應器本體2及基材4與被覆層3，係藉由黏著性比外層32高的內層31的黏著力而密著一體化。且，內層31和外層32之間亦藉由內層31具有的黏著力而密著一體化。因此，不須為了讓感應器本體2或基材4與被覆層3一體化而使用接著劑，可充分地確保兩者間的接合性。由於不使用接著劑，而無源自接著劑硬化時的內部應力造成誤偵知之虞。
且，被覆層3係藉由硬度較外層32低的內層31，以與感應器本體2相接的方式藉由鑄模成形予以一體成形。因而，即使感應器本體2的表面為凹凸形狀，仍可沿著該凹凸形狀無間隙地密著。因此，即使凹凸形狀的感應器本體2，當然亦能充分地確保與被覆層3之接合性，可將作用在外層32的負載(壓力)透過內層31確實地作用在各感應器元件22。且，組合個體物彼此時不需要接合作業或組裝作業，能減少作業工時。
接著，鑄模成形可於低溫低壓成形，由於不 會形成像壓縮成形或射出成形般的高溫高壓，因此不會有源自被覆層3的形成造成誤偵知或破損之虞。
本實施形態係使基材4的下面未被覆有內層31。因此，在謀求基材4的下面側之保護，並且以藉由台支撐基材4的下面側之方式設置觸覺感應器1之情形等，基材4未沈入且能接受從感應器本體2的上面側施加的負載(壓力)且作用在感應器元件22。因而，能進行更高精度的偵知。且，由於可減少內層31的使用量，因此能抑制材料費而求低成本化。
使用於被覆層3的彈性體之具體的硬度為，內層31為蕭耳硬度A之0度~40度為佳，0度~20度更佳。且，於硬度較內層31高之條件下，外層32以蕭耳硬度A之20度~90度為佳，40度~60度更佳。只要內層31和外層32的硬度在此範圍內，即可良好地兼顧感應器本體2或基材4與被覆層3的一體化和確保偵知精度。
各層31、32的硬度，可藉由適當選擇所使用的彈性體之材質或適當選擇將彈性體成形時的主劑和硬化劑之混合比，以進行調整。
使用於被覆層3的具體之彈性體，係配合偵知對象物的形狀、性質等而適當選擇者，未有特別限定，但可使用軟質的橡膠或樹脂材料。具體而言可舉出橡膠、聚矽氧，胺基甲酸乙酯等。
內層31和外層32只要是黏著性及硬度相異者，相同材質亦可，各自相異之材質亦可。從能在內層 31和外層32的層間賦予高接合性之觀點，內層31和外層32係同材質為佳。
內層31、外層32的具體厚度為，能根據配置在內層31下方的FPC21之尺寸、形狀、剖面形狀、數量、配置、偵知對象物、偵知方法等適宜地最適當化者。但是，從能透過內層31藉由感應器元件22良好地偵知作用在外層32的負載(壓力)之觀點，將外層32形成較內層31薄為佳。
若列舉具體的厚度之一例，內層31以1.0mm~20.0mm為佳，2.0mm~10.0mm更佳。且，於較內層31薄的條件下，外層32以0.2mm~2.0mm為佳，0.3mm~1.0mm更佳。內層31和外層32的厚度只要在此範圍內，即可良好地兼顧感應器本體2或基材4與被覆層3的一體化和確保偵知精度。
若列舉本第1實施形態的具體例，如圖1、圖2所示，將複數個感應器元件22在FPC21上排列成一列而成的感應器本體2設置在基材4上的一體物之外形寸法，係形成為寬度20mm×高度30mm×厚度10mm。於該等，作為被覆層3，係藉由鑄模成形而一體成形有硬度0度的胺基甲酸乙酯材料構成的6mm厚之內層31，其外側一體成形有硬度50度的胺基甲酸乙酯材料構成的1mm厚之外層32，而製造成觸覺感應器1。
所得到的觸覺感應器1的被覆層3的內層31係黏著性較外層32高，感應器本體2及基材4與被覆層 3的內層31為無間隙地密著一體化，內層31和外層32之間也密著一體化，皆未見到有剝離，能確認確保充分的接合性。
對該觸覺感應器1，從被覆層3的表面朝向感應器元件22，藉由前端經弧形加工(R=2mm)的棒推壓時，能確認外層32及內層31之變形，也能確認來自感應器元件22的信號輸出。且，完全未確認到所得到的觸覺感應器1之誤偵知及破損。
接著，圖3係顯示本發明之觸覺感應器的被覆構造的第2實施形態之觸覺感應器的俯視圖，圖4係沿著圖3中的(iv)-(iv)之剖視圖。與圖1、圖2相同符號的部位表示相同構成的部位，因此該等之說明係援用上述說明，此處省略。
該觸覺感應器10於被覆層3為內層31和外層32之兩層構造之處，與上述觸覺感應器1相同，但設置在基材4上的感應器本體2係藉由在FPC21上將複數個感應器元件22縱橫地排列成格子狀所構成之處為相異。而且，被覆層3係以內層31與感應器本體2相接的方式，涵蓋感應器本體2和基材4予以一體成形。
藉由該觸覺感應器10的被覆構造及觸覺感應器10，也能得到與上述觸覺感應器1的被覆構造及觸覺感應器1同樣之效果。且，該觸覺感應器10亦基材4的下面側未被內層31被覆，由於僅以構成最外側之層的外層32包覆內層31的外側及基材4的下面側之方式一體成 形，因此與前述觸覺感應器1的情形同樣，不會有被覆層3從基材4剝離之虞。且，能進行抑制基材4沈入之更高精度的偵知，而能謀求內層31使用量減少所致之低成本化。
若列舉該第2實施形態的具體例，如圖3、圖4所示，在FPC21上將複數個感應器元件22縱橫地排列成格子狀而成的感應器本體2設置在基材4上的一體物之外形寸法，係形成為100mm×100mm之四角形狀。於該等，作為被覆層3，係藉由鑄模成形而一體成形有硬度0度的胺基甲酸乙酯材料構成的5mm厚之內層31，其外側一體成形有硬度50度之胺基甲酸乙酯材料構成的1mm厚之外層32，而製造成觸覺感應器10。
內層31的黏著性較外層32高，使感應器本體2及基材4與被覆層3的內層31無間隙地密著一體化。且，內層31和外層32之間也密著一體化，皆未見到有剝離，能確認確保充分的接合性。
對該觸覺感應器10，從被覆層3的表面朝向感應器元件22，與上述同樣地藉由前端經弧形加工(R=2mm)的棒推壓時，能確認外層32及內層31之變形，也能確認來自感應器元件22的信號輸出。且，完全未確認到所得到的觸覺感應器10之誤偵知及破損。
以上說明之觸覺感應器1、10的被覆層3為內層31和外層32之兩層構造，但於不損及本發明之效果的範圍內，內層31和外層32之間亦可藉由鑄模成形而一 體成形1層或2層以上由其他彈性體構成的層。
且，被覆層3係至少被覆於感應器本體2的上面即可，不一定要從感應器本體2的上面涵蓋形成到基材4的下面側。
再者，感應器本體2的平面形狀、感應器元件22的排列形態及基材4的形狀，皆不限定於以上說明的觸覺感應器1、10之態樣，可以是各種平面形狀、排列形態及形狀。
本發明之觸覺感應器的被覆構造及觸覺感應器，較佳可適用於如醫療、照護領域中的體壓分布感應器、照護機器人的手臂、車輛用座椅的入座認證系統等，必須與人體接觸的地方之觸覺感應器。

Claims (4)

  1. 一種觸覺感應器的被覆構造，係於感應器本體形成有由彈性體構成的被覆層之觸覺感應器的被覆構造，其特徵在於：前述被覆層至少由外層和內層兩層構成，該外層配置在最外側，該內層與前述感應器本體相接配置而黏著性較前述外層高且硬度較前述外層低，並且藉由鑄模成形而一體成形於前述感應器本體，前述感應器本體設置在基材的上面，前述被覆層涵蓋被覆於前述感應器本體和前述基材，前述基材的下面未被前述內層被覆，並且被前述外層被覆。
  2. 如請求項1之觸覺感應器的被覆構造，其中，前述內層的蕭耳硬度A為0度~40度，前述外層的蕭耳硬度A為20度~90度。
  3. 如請求項1之觸覺感應器的被覆構造，其中，前述內層的厚度為1.0mm~20.0mm，前述外層的厚度為0.2mm~2.0mm。
  4. 一種觸覺感應器，其特徵在於：具備如請求項1至3中任一項記載之觸覺感應器的被覆構造。
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