JPH0446464B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0446464B2 JPH0446464B2 JP59011589A JP1158984A JPH0446464B2 JP H0446464 B2 JPH0446464 B2 JP H0446464B2 JP 59011589 A JP59011589 A JP 59011589A JP 1158984 A JP1158984 A JP 1158984A JP H0446464 B2 JPH0446464 B2 JP H0446464B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pressure
- force
- sensitive
- sensitive structure
- components
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D48/00—Individual devices not covered by groups H10D1/00 - H10D44/00
- H10D48/50—Devices controlled by mechanical forces, e.g. pressure
Landscapes
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の属する技術分野〕
本発明は単結晶半導体よりなる感圧構造体の一
導電形の表面層に力の印加時に抵抗値の変化する
逆導電形の複数のストレンゲージ領域を備えた単
位セルの２個からなり、両単位セルの感圧構造体
が共通の支持体および受圧板の間に配置され、受
圧面の上面に加わる力の３成分をストレンゲージ
から構成される三つのブリツジの出力電圧より検
出する圧覚センサに関する。
導電形の表面層に力の印加時に抵抗値の変化する
逆導電形の複数のストレンゲージ領域を備えた単
位セルの２個からなり、両単位セルの感圧構造体
が共通の支持体および受圧板の間に配置され、受
圧面の上面に加わる力の３成分をストレンゲージ
から構成される三つのブリツジの出力電圧より検
出する圧覚センサに関する。
例えば各種物体を取扱うロボツトハンドにおい
ては、その把持力は物体の種類に応じた値に制御
されなければならない。そのためには把持力の大
きさおよびその面状分布を測定する必要があり、
その要求に応ずるために第１図に示すような小形
の圧覚センサセルが開発された。このセルは、例
えばｎ形シリコン単結晶からなるリング状感圧構
造体１の受圧面１１に垂直な面１２に拡散により
それぞれ４個のｐ形ストレンゲージ領域２１，２
２，２３を形成し、ストレンゲージ２１，２２，
２３よりそれぞれ構成される三つのブリツジ回路
の出力電圧より、底面１３により支持体に支持さ
れた感圧構造体１の受圧面１１に印加された力の
３成分Fx，Fy，Fzを検出するものである。しか
しこのような圧覚センサにｙ方向荷重が加わつた
とき、受圧面１１が第２図に示すように支持体３
の表面に平行でなくなるような変形をすることが
あり、ｙ方向荷重の検出ができなくなる。そこで
単位セルを２個用い、第３図に示すようにそれぞ
れの単位セルの感圧構造体１Ａ，１Ｂをその主表
面を支持体３の表面に垂直にして立て、上部に共
通の受圧板４を載せてこの受圧板４の上面４１を
受圧面にするものが提案されている。ただしこの
ような圧覚センサでは二つのセルが感圧構造体１
Ａ，１Ｂに加わる力が不均一になることがあるの
で、両セルで得られる出力電圧から正確な力の検
出を行わなければならない。しかし両セルの感圧
構造体を第１図のように形成することは単一セル
の場合に比して２倍の工数を必要とするので圧覚
センサの価格の上昇をもたらす。
ては、その把持力は物体の種類に応じた値に制御
されなければならない。そのためには把持力の大
きさおよびその面状分布を測定する必要があり、
その要求に応ずるために第１図に示すような小形
の圧覚センサセルが開発された。このセルは、例
えばｎ形シリコン単結晶からなるリング状感圧構
造体１の受圧面１１に垂直な面１２に拡散により
それぞれ４個のｐ形ストレンゲージ領域２１，２
２，２３を形成し、ストレンゲージ２１，２２，
２３よりそれぞれ構成される三つのブリツジ回路
の出力電圧より、底面１３により支持体に支持さ
れた感圧構造体１の受圧面１１に印加された力の
３成分Fx，Fy，Fzを検出するものである。しか
しこのような圧覚センサにｙ方向荷重が加わつた
とき、受圧面１１が第２図に示すように支持体３
の表面に平行でなくなるような変形をすることが
あり、ｙ方向荷重の検出ができなくなる。そこで
単位セルを２個用い、第３図に示すようにそれぞ
れの単位セルの感圧構造体１Ａ，１Ｂをその主表
面を支持体３の表面に垂直にして立て、上部に共
通の受圧板４を載せてこの受圧板４の上面４１を
受圧面にするものが提案されている。ただしこの
ような圧覚センサでは二つのセルが感圧構造体１
Ａ，１Ｂに加わる力が不均一になることがあるの
で、両セルで得られる出力電圧から正確な力の検
出を行わなければならない。しかし両セルの感圧
構造体を第１図のように形成することは単一セル
の場合に比して２倍の工数を必要とするので圧覚
センサの価格の上昇をもたらす。
本発明はこれに対し、二つの単位セルからなる
圧覚センサのそれぞれの感圧構造体を単一セルの
場合に比して簡単に製作できるようにすることを
目的とする。
圧覚センサのそれぞれの感圧構造体を単一セルの
場合に比して簡単に製作できるようにすることを
目的とする。
本発明によれば、二つの単位セルの感圧構造体
のそれぞれに力の３成分を検出するためのそれぞ
れのブリツジを構成するストレンゲージ領域の半
分ずつを備えることによつて、特に配線が各単位
セルがフルブリツジを備える場合に比して大幅に
簡単化されるものである。
のそれぞれに力の３成分を検出するためのそれぞ
れのブリツジを構成するストレンゲージ領域の半
分ずつを備えることによつて、特に配線が各単位
セルがフルブリツジを備える場合に比して大幅に
簡単化されるものである。
第４図は本発明の一実施例の配線を示し、単位
セルの感圧構造体１の表面１２にはFz検出用の
ストレンゲージ領域２１、Fx検出用のストレン
ゲージ領域２２、Fy検出用のストレンゲージ領
域２３かそれぞれ２個ずつ形成されている。この
ような単位セルを２個用いてFx，Fy，Fz検出用
のフルブリツジを構成すれば二つの単位セルにお
ける力の不均一を補償することができる。この感
圧構造体における配線５は第５図に示した第１図
の感圧構造体の配線５に比して極めて簡単であ
り、特に製造上手数を要し、信頼性の点でも問題
のあるクロスオーバか31個所から皆無になり、端
子６の数も８個から７個に減少している。
セルの感圧構造体１の表面１２にはFz検出用の
ストレンゲージ領域２１、Fx検出用のストレン
ゲージ領域２２、Fy検出用のストレンゲージ領
域２３かそれぞれ２個ずつ形成されている。この
ような単位セルを２個用いてFx，Fy，Fz検出用
のフルブリツジを構成すれば二つの単位セルにお
ける力の不均一を補償することができる。この感
圧構造体における配線５は第５図に示した第１図
の感圧構造体の配線５に比して極めて簡単であ
り、特に製造上手数を要し、信頼性の点でも問題
のあるクロスオーバか31個所から皆無になり、端
子６の数も８個から７個に減少している。
第６図は他の実施例の配線を示し、感圧構造体
１の片面１２にFx成分検出用のハーフブリツジ
（ａ図）を、他面１４にFz及びFy検出用のハーフ
ブリツジ（ｂ図）を備えているもので、第４図の
場合に比し端子数がさらに減じている。端子数を
さらに減ずるには、基板と異なる導電形のエピタ
キシヤル層を有するエピタキシヤルウエハを使用
すれば、基板を接地配線に利用できるので接地端
子５１，５２を一つにすることができる。
１の片面１２にFx成分検出用のハーフブリツジ
（ａ図）を、他面１４にFz及びFy検出用のハーフ
ブリツジ（ｂ図）を備えているもので、第４図の
場合に比し端子数がさらに減じている。端子数を
さらに減ずるには、基板と異なる導電形のエピタ
キシヤル層を有するエピタキシヤルウエハを使用
すれば、基板を接地配線に利用できるので接地端
子５１，５２を一つにすることができる。
本発明は、二つの単位セルからなる圧覚センサ
の印加された力の３成分を検出するためのブリツ
ジを二つの感圧構造体に二分することにより両感
圧構造体に加わる力の不均一を補償するととも
に、両感圧構造体がそれぞれフルブリツジを備え
る場合に比し、ストレンゲージ領域が半数となる
ばかりでなく配線密度が大幅に低くなり、クロス
オーバも皆無にできるので製造工数の節減、信頼
性の向上が達成され、極小形の圧覚センサ単位セ
ルを低価格で得ることができる。そのほか配線密
度の低減により、感圧構造体の半導体に温度セン
サやアナログスイツチなどの他の素子を集積する
余地も生じ、得られる本発明の効果はすこぶる大
きい。
の印加された力の３成分を検出するためのブリツ
ジを二つの感圧構造体に二分することにより両感
圧構造体に加わる力の不均一を補償するととも
に、両感圧構造体がそれぞれフルブリツジを備え
る場合に比し、ストレンゲージ領域が半数となる
ばかりでなく配線密度が大幅に低くなり、クロス
オーバも皆無にできるので製造工数の節減、信頼
性の向上が達成され、極小形の圧覚センサ単位セ
ルを低価格で得ることができる。そのほか配線密
度の低減により、感圧構造体の半導体に温度セン
サやアナログスイツチなどの他の素子を集積する
余地も生じ、得られる本発明の効果はすこぶる大
きい。
第１図は圧覚センサ単一セルの斜視図、第２図
は単一セルの望ましくない変形を示す正面図、第
３図は本発明の対象となる圧覚センサの変形を示
す正面図、第４図は本発明の一実施例の感圧構造
体上の配線を示す平面図、第５図は比較例の感圧
構造体上の配線を示す平面図、第６図ａ，ｂは本
発明の別の実施例の感圧構造体の両面上の配線を
示す平面図である。 １，１Ａ，１Ｂ…感圧構造体、２１，２２，２
３…ストレンゲージ領域、３…支持体、４…受圧
板、５…配線。
は単一セルの望ましくない変形を示す正面図、第
３図は本発明の対象となる圧覚センサの変形を示
す正面図、第４図は本発明の一実施例の感圧構造
体上の配線を示す平面図、第５図は比較例の感圧
構造体上の配線を示す平面図、第６図ａ，ｂは本
発明の別の実施例の感圧構造体の両面上の配線を
示す平面図である。 １，１Ａ，１Ｂ…感圧構造体、２１，２２，２
３…ストレンゲージ領域、３…支持体、４…受圧
板、５…配線。
Claims (1)
- １ 単結晶半導体よりなる感圧構造体の一導電形
の表面層に力の印加時に抵抗値の変化する逆導電
形の複数のストレンゲージを備えた単位セルの２
個からなり、両単位の感圧構造体が共通の支持体
および受圧板の間に配置され、受圧面の上面に加
わる力の３成分をストレンゲージから構成される
三つのブリツジの出力電圧より検出するものにお
いて、二つの単位セルの感圧構造体のそれぞれに
力の３成分を検出するためのそれぞれのブリツジ
を構成するストレンゲージ領域の半分ずつを備え
たことを特徴とする圧覚センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59011589A JPS60154679A (ja) | 1984-01-25 | 1984-01-25 | 圧覚センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59011589A JPS60154679A (ja) | 1984-01-25 | 1984-01-25 | 圧覚センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60154679A JPS60154679A (ja) | 1985-08-14 |
| JPH0446464B2 true JPH0446464B2 (ja) | 1992-07-30 |
Family
ID=11782085
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59011589A Granted JPS60154679A (ja) | 1984-01-25 | 1984-01-25 | 圧覚センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60154679A (ja) |
-
1984
- 1984-01-25 JP JP59011589A patent/JPS60154679A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60154679A (ja) | 1985-08-14 |
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