JPH11148877A - 荷重センサ - Google Patents
荷重センサInfo
- Publication number
- JPH11148877A JPH11148877A JP9316763A JP31676397A JPH11148877A JP H11148877 A JPH11148877 A JP H11148877A JP 9316763 A JP9316763 A JP 9316763A JP 31676397 A JP31676397 A JP 31676397A JP H11148877 A JPH11148877 A JP H11148877A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- load sensor
- reinforcing plate
- strain
- sensor according
- 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.)
- Pending
Links
Landscapes
- Measurement Of Force In General (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
- Position Input By Displaying (AREA)
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、安価で操作荷重−出力電圧レベルを任意にかつ
容易に設定できるものを提供することを目的とする。 【解決手段】 おもて面に第一、第二の二対の歪み検出
素子５，６を配した弾性絶縁樹脂製の基板１と弾性金属
製の補強板２を重ねて取付台４へ固定する構成とするこ
とにより、所定の操作軸３の操作荷重に対して補強板２
の材質、形状、厚さ等を適時選択することで、任意の操
作荷重−出力電圧の設定を容易に行うことができ、安価
に対応できる荷重センサを得ることができる。
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、安価で操作荷重−出力電圧レベルを任意にかつ
容易に設定できるものを提供することを目的とする。 【解決手段】 おもて面に第一、第二の二対の歪み検出
素子５，６を配した弾性絶縁樹脂製の基板１と弾性金属
製の補強板２を重ねて取付台４へ固定する構成とするこ
とにより、所定の操作軸３の操作荷重に対して補強板２
の材質、形状、厚さ等を適時選択することで、任意の操
作荷重−出力電圧の設定を容易に行うことができ、安価
に対応できる荷重センサを得ることができる。
Description
【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。
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。
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７の従来の荷重センサの斜
視図に示すように、周囲四箇所の端部１１Ａを固定部４
Ａにより取付台４へ固定された弾性板１１の中央部に剛
体の操作軸１２を設け、ここの先端に力を加えることに
より弾性板１１が変形するものであり、弾性板１１上の
操作軸１２と取付台４の固定部４Ａの間には、固定部４
Ａと操作軸１２とを結ぶ直線上でかつ操作軸１２から等
距離位置に、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５，６が互いに直交する
位置関係で設けられている。
視図に示すように、周囲四箇所の端部１１Ａを固定部４
Ａにより取付台４へ固定された弾性板１１の中央部に剛
体の操作軸１２を設け、ここの先端に力を加えることに
より弾性板１１が変形するものであり、弾性板１１上の
操作軸１２と取付台４の固定部４Ａの間には、固定部４
Ａと操作軸１２とを結ぶ直線上でかつ操作軸１２から等
距離位置に、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５，６が互いに直交する
位置関係で設けられている。
【０００４】このような構成の荷重センサの動作は、図
８の操作状態を説明する正面断面図に示すように、操作
軸１２の先端に弾性板１１と平行なアの方向に力を加え
る場合、弾性板１１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
値は上がるので、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
を検出することができ、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。
８の操作状態を説明する正面断面図に示すように、操作
軸１２の先端に弾性板１１と平行なアの方向に力を加え
る場合、弾性板１１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
値は上がるので、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
を検出することができ、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。
【０００５】同様に、操作軸１２の先端を図７に示す弾
性板１１と平行なイの方向、すなわち検出素子５Ａと６
Ａの中間方向に力を加える場合には、検出素子５Ａと６
Ａ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６
Ｂの抵抗値は上がるので、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。
性板１１と平行なイの方向、すなわち検出素子５Ａと６
Ａの中間方向に力を加える場合には、検出素子５Ａと６
Ａ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６
Ｂの抵抗値は上がるので、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。
【０００６】このように、操作軸１２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ものであった。
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ものであった。
【０００７】
【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、通常、弾性板１１に使用される材
料は高価なセラミック基板やホーロー基板であり、また
この弾性板１１の強度のみで荷重センサの操作荷重−出
力電圧レベルが決まるものであるため、設計の自由度が
少なく多種多様なユーザーニーズに安価で容易に対応す
ることができないという欠点があった。
来の荷重センサでは、通常、弾性板１１に使用される材
料は高価なセラミック基板やホーロー基板であり、また
この弾性板１１の強度のみで荷重センサの操作荷重−出
力電圧レベルが決まるものであるため、設計の自由度が
少なく多種多様なユーザーニーズに安価で容易に対応す
ることができないという欠点があった。
【０００８】本発明はこのような従来の課題を解決する
ものであり、操作荷重−出力電圧レベルを任意にかつ容
易に設定することが可能な荷重センサを安価に提供する
ことを目的とするものである。
ものであり、操作荷重−出力電圧レベルを任意にかつ容
易に設定することが可能な荷重センサを安価に提供する
ことを目的とするものである。
【０００９】
【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、歪み検出素子を配した弾性絶
縁樹脂製の基板と弾性金属製の補強板を重ね合わせ、中
央に操作軸を配すると共に、周囲を取付台の固定部によ
り一体に固定するものである。
に本発明の荷重センサは、歪み検出素子を配した弾性絶
縁樹脂製の基板と弾性金属製の補強板を重ね合わせ、中
央に操作軸を配すると共に、周囲を取付台の固定部によ
り一体に固定するものである。
【００１０】この本発明により、一種類の基板に対し
て、組み合わせる補強板の材質、形状、厚さ等を変更す
ることにより、容易に操作荷重−出力電圧の設定ができ
ると共に、汎用の絶縁樹脂材料および弾性金属材料を組
み合わせて使用することが可能となるため、安価な荷重
センサを実現することができる。
て、組み合わせる補強板の材質、形状、厚さ等を変更す
ることにより、容易に操作荷重−出力電圧の設定ができ
ると共に、汎用の絶縁樹脂材料および弾性金属材料を組
み合わせて使用することが可能となるため、安価な荷重
センサを実現することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、おもて面に少なくとも二つの歪み検出素子を有し、
その中央に孔部を備えた弾性絶縁樹脂製の基板と、基板
に重ねて配されると共に基板の孔部に対応する位置に孔
部を備えた弾性金属製の補強板と、基板と補強板を固定
部にて保持する取付台と、基板および補強板の孔部に挿
通固定された操作軸からなる荷重センサとしたものであ
り、補強板の材質、形状、厚さ等を選択することにより
任意の操作荷重−出力電圧を容易に設定することができ
ると共に、汎用の絶縁樹脂材料および金属材料を使用す
ることもできる安価な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。
は、おもて面に少なくとも二つの歪み検出素子を有し、
その中央に孔部を備えた弾性絶縁樹脂製の基板と、基板
に重ねて配されると共に基板の孔部に対応する位置に孔
部を備えた弾性金属製の補強板と、基板と補強板を固定
部にて保持する取付台と、基板および補強板の孔部に挿
通固定された操作軸からなる荷重センサとしたものであ
り、補強板の材質、形状、厚さ等を選択することにより
任意の操作荷重−出力電圧を容易に設定することができ
ると共に、汎用の絶縁樹脂材料および金属材料を使用す
ることもできる安価な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。
【００１２】請求項２に記載の発明は、請求項１記載の
発明において、操作軸の下部が基板および補強板の孔部
に挿通される小径部とその上部の円形の大径部からな
り、重ねられた基板と補強板を上記大径部下面と、小径
部により基板と補強板の下面に固定される座板によって
挟持したものであり、操作軸と座板により基板と補強板
を強固に安定して固定することができるため、使用の際
に操作軸の遊びがなく応答性に優れた荷重センサを提供
することができるという作用を有する。
発明において、操作軸の下部が基板および補強板の孔部
に挿通される小径部とその上部の円形の大径部からな
り、重ねられた基板と補強板を上記大径部下面と、小径
部により基板と補強板の下面に固定される座板によって
挟持したものであり、操作軸と座板により基板と補強板
を強固に安定して固定することができるため、使用の際
に操作軸の遊びがなく応答性に優れた荷重センサを提供
することができるという作用を有する。
【００１３】請求項３に記載の発明は、請求項２記載の
発明において、補強板を基板の裏面に重ね合わせた組合
わせに対し、操作軸の大径部下端面または座板外径の端
部が基板おもて面の歪み検出素子の近傍を押圧するよう
に基板おもて面を上方または下方に配したものであり、
操作軸に荷重を加えた際に、基板と補強板を挟持してい
る操作軸の大径部下端面または座板外径の端部の当接部
分に最も大きな歪みが発生するため、その近傍に配され
た歪み抵抗素子の歪み量を大きくすることができ、その
結果大きな出力電圧を得ることができるという作用を有
する。
発明において、補強板を基板の裏面に重ね合わせた組合
わせに対し、操作軸の大径部下端面または座板外径の端
部が基板おもて面の歪み検出素子の近傍を押圧するよう
に基板おもて面を上方または下方に配したものであり、
操作軸に荷重を加えた際に、基板と補強板を挟持してい
る操作軸の大径部下端面または座板外径の端部の当接部
分に最も大きな歪みが発生するため、その近傍に配され
た歪み抵抗素子の歪み量を大きくすることができ、その
結果大きな出力電圧を得ることができるという作用を有
する。
【００１４】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、補強板の形状が、
基板おもて面の歪み検出素子と中央の操作軸を結ぶ直線
を中心とする所定の幅のつなぎ部で外周枠部に連結され
ているものであり、操作軸に加わる荷重が補強板のつな
ぎ部に集中するため、操作軸の操作方向にかかわらず常
に基板上の歪み抵抗素子に最も大きな歪みを発生させる
ことができるので、安定した操作荷重−出力電圧の特性
が得られるという作用を有する。
いずれか一つに記載の発明において、補強板の形状が、
基板おもて面の歪み検出素子と中央の操作軸を結ぶ直線
を中心とする所定の幅のつなぎ部で外周枠部に連結され
ているものであり、操作軸に加わる荷重が補強板のつな
ぎ部に集中するため、操作軸の操作方向にかかわらず常
に基板上の歪み抵抗素子に最も大きな歪みを発生させる
ことができるので、安定した操作荷重−出力電圧の特性
が得られるという作用を有する。
【００１５】請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の
いずれか一つに記載の発明において、基板がフレキシブ
ル性を有し接着剤により補強板に貼付けられているもの
であり、歪み抵抗素子から外部への電気信号の導出部を
基板と一体に形成できるため、部品点数が削減できると
共に、コンパクトで信頼性の優れた安価な荷重センサを
実現できるという作用を有する。
いずれか一つに記載の発明において、基板がフレキシブ
ル性を有し接着剤により補強板に貼付けられているもの
であり、歪み抵抗素子から外部への電気信号の導出部を
基板と一体に形成できるため、部品点数が削減できると
共に、コンパクトで信頼性の優れた安価な荷重センサを
実現できるという作用を有する。
【００１６】請求項６に記載の発明は、請求項５記載の
発明において、接着剤の主成分が熱硬化性樹脂からなる
ものであり、熱硬化性樹脂からなる接着剤は三次元網目
構造が発達しているため塑性変形が少なく、かつ、使用
環境の影響を受け難いので、補強板の歪み量をフレキシ
ブル基板上の歪み検出素子に確実に伝達することが可能
となり、ヒステリシスが小さく応答性が良い荷重センサ
を提供することができるという作用を有する。
発明において、接着剤の主成分が熱硬化性樹脂からなる
ものであり、熱硬化性樹脂からなる接着剤は三次元網目
構造が発達しているため塑性変形が少なく、かつ、使用
環境の影響を受け難いので、補強板の歪み量をフレキシ
ブル基板上の歪み検出素子に確実に伝達することが可能
となり、ヒステリシスが小さく応答性が良い荷重センサ
を提供することができるという作用を有する。
【００１７】請求項７に記載の発明は、請求項１〜６の
いずれか一つに記載の発明において、歪み検出素子が歪
みゲージであるものであり、各種形状、大きさの基板に
歪みゲージを配するだけで良いため、容易に柔軟に生産
対応することができるという作用を有する。
いずれか一つに記載の発明において、歪み検出素子が歪
みゲージであるものであり、各種形状、大きさの基板に
歪みゲージを配するだけで良いため、容易に柔軟に生産
対応することができるという作用を有する。
【００１８】請求項８に記載の発明は、請求項１〜６の
いずれか一つに記載の発明において、歪み検出素子が基
板上に印刷形成された歪み感応抵抗体により構成された
ものであり、厚膜印刷等の方法で基板に直接に歪み検出
素子を形成することによって、歪み検出素子の位置ずれ
および抵抗値のバラツキ等を小さく抑えることができる
ので、高精度かつ低コストで量産性に優れた歪み検出素
子を備えた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。
いずれか一つに記載の発明において、歪み検出素子が基
板上に印刷形成された歪み感応抵抗体により構成された
ものであり、厚膜印刷等の方法で基板に直接に歪み検出
素子を形成することによって、歪み検出素子の位置ずれ
および抵抗値のバラツキ等を小さく抑えることができる
ので、高精度かつ低コストで量産性に優れた歪み検出素
子を備えた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。
【００１９】以下本発明の実施の形態について、図１〜
図６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て詳細な説
明を省略する。
図６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て詳細な説
明を省略する。
【００２０】（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の外観斜視図、図２は同分解
斜視図、図３は同正面断面図であり、同図において、１
は弾性絶縁樹脂製の基板、２は弾性金属製の補強板で、
それぞれ周囲四箇所の同位置に小孔部１Ｂ，２Ｂを有し
ており、取付台４の周囲四箇所に突出して設けられた固
定部４Ａに上記小孔部１Ｂ，２Ｂを挿入して固定部４Ａ
の上端をカシメることにより、基板１および補強板２は
重ね合わせた状態で取付台４に固定されている。
施の形態による荷重センサの外観斜視図、図２は同分解
斜視図、図３は同正面断面図であり、同図において、１
は弾性絶縁樹脂製の基板、２は弾性金属製の補強板で、
それぞれ周囲四箇所の同位置に小孔部１Ｂ，２Ｂを有し
ており、取付台４の周囲四箇所に突出して設けられた固
定部４Ａに上記小孔部１Ｂ，２Ｂを挿入して固定部４Ａ
の上端をカシメることにより、基板１および補強板２は
重ね合わせた状態で取付台４に固定されている。
【００２１】３は上端が操作部３Ａ、下端が円形の大径
部３Ｂおよびこれと同心の小径部３Ｃとなった剛体の操
作軸で、小径部３Ｃが基板１および補強板２の中央に設
けられた孔部１Ａおよび２Ａ、さらにその下方にはめら
れたリング形状で操作軸３の大径部３Ｂと同外径の座板
７の中央の貫通孔部７Ａに挿通されて、下端部をカシメ
られることにより基板１および補強板２を操作軸３の大
径部３Ｂ下面と座板７によって挟み込んだ状態で固定し
ている。
部３Ｂおよびこれと同心の小径部３Ｃとなった剛体の操
作軸で、小径部３Ｃが基板１および補強板２の中央に設
けられた孔部１Ａおよび２Ａ、さらにその下方にはめら
れたリング形状で操作軸３の大径部３Ｂと同外径の座板
７の中央の貫通孔部７Ａに挿通されて、下端部をカシメ
られることにより基板１および補強板２を操作軸３の大
径部３Ｂ下面と座板７によって挟み込んだ状態で固定し
ている。
【００２２】また、この基板１のおもて面には、取付台
４の固定部４Ａと操作軸３とを結ぶ直線上でかつ操作軸
３から等距離で、大径部３Ｂ下面の端部３Ｄが基板１と
当接する位置の近傍に、等しい抵抗値の歪み感応抵抗体
が直交するように四箇所印刷形成されて、第一、第二の
二対の歪み検出素子５，６を構成している。
４の固定部４Ａと操作軸３とを結ぶ直線上でかつ操作軸
３から等距離で、大径部３Ｂ下面の端部３Ｄが基板１と
当接する位置の近傍に、等しい抵抗値の歪み感応抵抗体
が直交するように四箇所印刷形成されて、第一、第二の
二対の歪み検出素子５，６を構成している。
【００２３】一方、基板１の裏面に重ね合わされた補強
板２は、上記取付台４の固定部４Ａと操作軸３とを結ぶ
直線を中心線として、所定の幅に形成された平板状のつ
なぎ部２Ｃがそれぞれ互いに直交する位置関係で設けら
れ、外周枠部２Ｄと連結されている。
板２は、上記取付台４の固定部４Ａと操作軸３とを結ぶ
直線を中心線として、所定の幅に形成された平板状のつ
なぎ部２Ｃがそれぞれ互いに直交する位置関係で設けら
れ、外周枠部２Ｄと連結されている。
【００２４】以上のように構成された荷重センサの動作
について図４の荷重センサの操作状態を説明する正面断
面図を用いて説明すると、操作軸３の操作部３Ａに基板
１と平行なア方向に荷重を加えると、基板１と補強板２
は操作軸３の大径部３Ｂ下面と座板７によって挟み込ん
だ状態で強固に挟持して固定されているため、操作軸３
に加えられた荷重によって基板１と補強板２が共に弾性
変形して、基板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、それぞれ
の抵抗値が検出素子５Ａでは下がり、同５Ｂでは上がる
こと、また、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加え
られた荷重を検出することができることは従来の技術の
場合と同じであるが、基板１のおもて面の中で操作軸３
の大径部３Ｂ下面の端部３Ｄが当接する部分が最も基板
１の歪み量が大きくなる位置であり、かつ、補強板２の
つなぎ部２Ｃに荷重が集中するため、大きな出力電圧を
応答性良く得ることができる。
について図４の荷重センサの操作状態を説明する正面断
面図を用いて説明すると、操作軸３の操作部３Ａに基板
１と平行なア方向に荷重を加えると、基板１と補強板２
は操作軸３の大径部３Ｂ下面と座板７によって挟み込ん
だ状態で強固に挟持して固定されているため、操作軸３
に加えられた荷重によって基板１と補強板２が共に弾性
変形して、基板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、それぞれ
の抵抗値が検出素子５Ａでは下がり、同５Ｂでは上がる
こと、また、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加え
られた荷重を検出することができることは従来の技術の
場合と同じであるが、基板１のおもて面の中で操作軸３
の大径部３Ｂ下面の端部３Ｄが当接する部分が最も基板
１の歪み量が大きくなる位置であり、かつ、補強板２の
つなぎ部２Ｃに荷重が集中するため、大きな出力電圧を
応答性良く得ることができる。
【００２５】一方、第二の対の歪み検出素子６は、同じ
方向のねじり力が加えられるだけであるため抵抗値変化
の差は起こらず、第一の対の歪み検出素子５の座標軸方
向のみの検出が可能となることは従来の技術の場合と同
じである。
方向のねじり力が加えられるだけであるため抵抗値変化
の差は起こらず、第一の対の歪み検出素子５の座標軸方
向のみの検出が可能となることは従来の技術の場合と同
じである。
【００２６】また、操作軸３の操作部３Ａを図１に示す
基板１と平行なイの方向、すなわち検出素子５Ａと６Ａ
の中間の方向に荷重を加える場合には、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の抵抗値は上がることにより、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て両者の差を比較すること
で、加えられた荷重の大きさと方向を検出できることも
従来の技術の場合と同じであるが、弾性絶縁樹脂製の基
板１は弾性金属製の補強板２と比べてはるかに小さい荷
重で変形するため、上記ア方向に荷重を加える場合と同
様に補強板２のつなぎ部２Ｃに荷重が集中することとな
り、イの方向に荷重を加えた場合も基板の歪み抵抗素子
に対して最も大きな歪みが加わり、安定した操作荷重−
出力電圧の特性が得られる。
基板１と平行なイの方向、すなわち検出素子５Ａと６Ａ
の中間の方向に荷重を加える場合には、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の抵抗値は上がることにより、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て両者の差を比較すること
で、加えられた荷重の大きさと方向を検出できることも
従来の技術の場合と同じであるが、弾性絶縁樹脂製の基
板１は弾性金属製の補強板２と比べてはるかに小さい荷
重で変形するため、上記ア方向に荷重を加える場合と同
様に補強板２のつなぎ部２Ｃに荷重が集中することとな
り、イの方向に荷重を加えた場合も基板の歪み抵抗素子
に対して最も大きな歪みが加わり、安定した操作荷重−
出力電圧の特性が得られる。
【００２７】したがって、本実施の形態によれば、操作
軸３の操作部３Ａにどの方向に荷重が加えられても、第
一、第二の二対の歪み検出素子５，６によって、感度良
く検出することができて安定した操作荷重−出力電圧の
特性が得られるものである。
軸３の操作部３Ａにどの方向に荷重が加えられても、第
一、第二の二対の歪み検出素子５，６によって、感度良
く検出することができて安定した操作荷重−出力電圧の
特性が得られるものである。
【００２８】なお、本実施の形態において、補強板２の
形状を所定幅の平板状のつなぎ部２Ｃが外周枠部２Ｄと
連結されたものとしたが、外周枠部２Ｄをなくして直接
つなぎ部２Ｃの端部を基板１と重ね合わせて取付台４の
固定部４Ａに固定しても良く、外周枠部２Ｄとつなぎ部
２Ｃを一枚の平板形状で構成しても二対の歪み検出素子
５，６での検出は可能である。
形状を所定幅の平板状のつなぎ部２Ｃが外周枠部２Ｄと
連結されたものとしたが、外周枠部２Ｄをなくして直接
つなぎ部２Ｃの端部を基板１と重ね合わせて取付台４の
固定部４Ａに固定しても良く、外周枠部２Ｄとつなぎ部
２Ｃを一枚の平板形状で構成しても二対の歪み検出素子
５，６での検出は可能である。
【００２９】また、操作軸３の操作部３Ａを大径部３Ｂ
と同じ径にしても良く、座板７は操作軸３の大径部３Ｂ
より小さい径でも良いことは言うまでもない。
と同じ径にしても良く、座板７は操作軸３の大径部３Ｂ
より小さい径でも良いことは言うまでもない。
【００３０】さらに、二対の歪み検出素子５，６として
歪みゲージを用いても良いことは言うまでもなく、基板
１と補強板２を重ね合わせたまま反転させて取付台４に
固定して座板７の端部の近傍に二対の歪み検出素子５，
６を配する構成としても同様の効果が得られることは勿
論である。
歪みゲージを用いても良いことは言うまでもなく、基板
１と補強板２を重ね合わせたまま反転させて取付台４に
固定して座板７の端部の近傍に二対の歪み検出素子５，
６を配する構成としても同様の効果が得られることは勿
論である。
【００３１】（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の分解斜視図、図６（ａ）は
同正面断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）に示すウ部の部
分拡大断面図であり、本実施の形態による荷重センサ
は、実施の形態１の場合に対して、基板がフレキシブル
基板８である点が異なっている。
施の形態による荷重センサの分解斜視図、図６（ａ）は
同正面断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）に示すウ部の部
分拡大断面図であり、本実施の形態による荷重センサ
は、実施の形態１の場合に対して、基板がフレキシブル
基板８である点が異なっている。
【００３２】すなわち、図５および図６（ａ）に示すよ
うに、フレキシブル基板８の形状は、中央に孔部８Ａ、
周囲四箇所に小孔部８Ｂ、そして端部に出力信号を外部
に導出する導出部８Ｃを有する配線パターン８Ｄを備え
たものとなっており、また、補強板２の中央の孔部２Ａ
と周囲四箇所の小孔部２Ｂの位置に孔部８Ａと小孔部８
Ｂを合わせて、両者は主成分が熱硬化樹脂である接着剤
９により貼付けられている（図６（ｂ）参照）。
うに、フレキシブル基板８の形状は、中央に孔部８Ａ、
周囲四箇所に小孔部８Ｂ、そして端部に出力信号を外部
に導出する導出部８Ｃを有する配線パターン８Ｄを備え
たものとなっており、また、補強板２の中央の孔部２Ａ
と周囲四箇所の小孔部２Ｂの位置に孔部８Ａと小孔部８
Ｂを合わせて、両者は主成分が熱硬化樹脂である接着剤
９により貼付けられている（図６（ｂ）参照）。
【００３３】この接着剤は、三次元網目構造が発達して
いるため塑性変形が少ないことでヒステリシスを小さく
でき、かつ、温度等の使用環境の影響を受け難いもので
ある。
いるため塑性変形が少ないことでヒステリシスを小さく
でき、かつ、温度等の使用環境の影響を受け難いもので
ある。
【００３４】そして、貼付けられたフレキシブル基板８
と補強板２は、周囲四箇所の小孔部８Ｂと２Ｂを取付台
４の固定部４Ａで固定されると共に、フレキシブル基板
８と補強板２の孔部８Ａと２Ａを操作軸３の大径部３Ｂ
下面と座板７によって挟み込んだ状態で挟持して固定さ
れていることは実施の形態１の構成と同じである。
と補強板２は、周囲四箇所の小孔部８Ｂと２Ｂを取付台
４の固定部４Ａで固定されると共に、フレキシブル基板
８と補強板２の孔部８Ａと２Ａを操作軸３の大径部３Ｂ
下面と座板７によって挟み込んだ状態で挟持して固定さ
れていることは実施の形態１の構成と同じである。
【００３５】また、フレキシブル基板８上面の操作軸３
の大径部３Ｂ下面の端部３Ｄが当接する近傍部分に、第
一、第二の二対の歪み検出素子５，６が配されているこ
とも第１の実施の形態と同様である。
の大径部３Ｂ下面の端部３Ｄが当接する近傍部分に、第
一、第二の二対の歪み検出素子５，６が配されているこ
とも第１の実施の形態と同様である。
【００３６】このように構成された荷重センサは、操作
軸３の操作部３Ａに荷重を加えると、補強板２のつなぎ
部２Ｃの弾性変形に伴って、接着剤９により固定された
フレキシブル基板８が同様に弾性変形し、その歪みがフ
レキシブル基板８上の第一、第二の二対の歪み検出素子
５，６に伝わって抵抗値が変化してその差を演算して操
作軸３に加えられた荷重の大きさおよび方向を検出する
ことができるものであることも実施の形態１の場合と同
様であるが、フレキシブル基板８の上面の第一、第二の
二対の歪み検出素子５，６からの電気信号を外部へ出力
する導出部８Ｃをフレキシブル基板８に一体形成できる
ため、部品点数が削減できると共にコンパクトで信頼性
に優れた安価な荷重センサを実現できるものである。
軸３の操作部３Ａに荷重を加えると、補強板２のつなぎ
部２Ｃの弾性変形に伴って、接着剤９により固定された
フレキシブル基板８が同様に弾性変形し、その歪みがフ
レキシブル基板８上の第一、第二の二対の歪み検出素子
５，６に伝わって抵抗値が変化してその差を演算して操
作軸３に加えられた荷重の大きさおよび方向を検出する
ことができるものであることも実施の形態１の場合と同
様であるが、フレキシブル基板８の上面の第一、第二の
二対の歪み検出素子５，６からの電気信号を外部へ出力
する導出部８Ｃをフレキシブル基板８に一体形成できる
ため、部品点数が削減できると共にコンパクトで信頼性
に優れた安価な荷重センサを実現できるものである。
【００３７】なお、本実施の形態において、フレキシブ
ル基板８は周囲四箇所に取付台４に固定するための小孔
部８Ｂを持つ形状としたが、補強板２の周囲四箇所の小
孔部２Ｂのみを取付台４の固定部４Ａに固定し、フレキ
シブル基板８は接着剤９で補強板２に固定するのみとし
ても良い。
ル基板８は周囲四箇所に取付台４に固定するための小孔
部８Ｂを持つ形状としたが、補強板２の周囲四箇所の小
孔部２Ｂのみを取付台４の固定部４Ａに固定し、フレキ
シブル基板８は接着剤９で補強板２に固定するのみとし
ても良い。
【００３８】また、接着剤９の種類としては主成分が熱
硬化樹脂であるとしたが、熱可塑性樹脂を主成分とした
接着剤を用いても第一、第二の二対の歪み検出素子での
検出は可能であることは言うまでもない。
硬化樹脂であるとしたが、熱可塑性樹脂を主成分とした
接着剤を用いても第一、第二の二対の歪み検出素子での
検出は可能であることは言うまでもない。
【００３９】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、一種類の
基板に対して組み合わせる補強板の材質、形状、厚さ等
を変更することにより、容易に所望の操作荷重−出力電
圧の設定ができると共に、汎用の絶縁樹脂材料および弾
性金属材料を組み合わせて使用することが可能となるた
め、安価な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。
基板に対して組み合わせる補強板の材質、形状、厚さ等
を変更することにより、容易に所望の操作荷重−出力電
圧の設定ができると共に、汎用の絶縁樹脂材料および弾
性金属材料を組み合わせて使用することが可能となるた
め、安価な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１】本発明の第１の実施の形態による荷重センサの
外観斜視図
外観斜視図
【図２】同分解斜視図
【図３】同正面断面図
【図４】同操作状態を説明する正面断面図
【図５】本発明の第２の実施の形態による荷重センサの
分解斜視図
分解斜視図
【図６】（ａ）同正面断面図 （ｂ）同ウ部の部分拡大断面図
【図７】従来の荷重センサの外観斜視図
【図８】同操作状態を説明する正面断面図
１ 基板 １Ａ，２Ａ，８Ａ 孔部 １Ｂ，２Ｂ，８Ｂ 小孔部 ２ 補強板 ２Ｃ つなぎ部 ２Ｄ 外周枠部 ３ 操作軸 ３Ａ 操作部 ３Ｂ 大径部 ３Ｃ 小径部 ３Ｄ 端部 ４ 取付台 ４Ａ 固定部 ５ 第一の対の歪み検出素子 ５Ａ，５Ｂ，６Ａ，６Ｂ 検出素子 ６ 第二の対の歪み検出素子 ７ 座板 ７Ａ 貫通孔部 ８ フレキシブル基板 ８Ｃ 導出部 ８Ｄ 配線パターン ９ 接着剤
Claims (8)
- 【請求項１】 おもて面に少なくとも二つの歪み検出素
子を有し、その中央に孔部を備えた弾性絶縁樹脂製の基
板と、基板に重ねて配されると共に基板の孔部に対応す
る位置に孔部を備えた弾性金属製の補強板と、基板と補
強板を固定部にて保持する取付台と、基板および補強板
の孔部に挿通固定された操作軸からなる荷重センサ。 - 【請求項２】 操作軸の下部が基板および補強板の孔部
に挿通される小径部とその上部の円形の大径部からな
り、重ねられた基板と補強板を上記大径部下面と、小径
部により基板と補強板の下面に固定される座板によって
挟持した請求項１記載の荷重センサ。 - 【請求項３】 補強板を基板の裏面に重ね合わせた組合
わせに対し、操作軸の大径部下端面または座板外径の端
部が基板おもて面の歪み検出素子の近傍を押圧するよう
に基板おもて面を上方または下方に配した請求項２記載
の荷重センサ。 - 【請求項４】 補強板の形状が、基板おもて面の歪み検
出素子と中央の操作軸を結ぶ直線を中心とする所定の幅
のつなぎ部で外周枠部に連結されているものである請求
項１〜３のいずれか一つに記載の荷重センサ。 - 【請求項５】 基板がフレキシブル性を有し接着剤によ
り補強板に貼付けられたものである請求項１〜４のいず
れか一つに記載の荷重センサ。 - 【請求項６】 接着剤の主成分が熱硬化性樹脂からなる
請求項５記載の荷重センサ。 - 【請求項７】 歪み検出素子が歪みゲージである請求項
１〜６のいずれか一つに記載の荷重センサ。 - 【請求項８】 歪み検出素子が基板上に印刷形成された
歪み感応抵抗体により構成されたものである請求項１〜
６のいずれか一つに記載の荷重センサ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9316763A JPH11148877A (ja) | 1997-11-18 | 1997-11-18 | 荷重センサ |
| TW087103470A TW364092B (en) | 1997-04-04 | 1998-03-10 | A load sensor and a pointing equipment incorporating the same |
| EP98105365A EP0869343B1 (en) | 1997-04-04 | 1998-03-25 | Load sensor and pointing equipment incorporating the same |
| US09/055,030 US6293160B1 (en) | 1997-04-04 | 1998-04-03 | Load sensor and pointing equipment incorporating the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9316763A JPH11148877A (ja) | 1997-11-18 | 1997-11-18 | 荷重センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11148877A true JPH11148877A (ja) | 1999-06-02 |
Family
ID=18080663
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9316763A Pending JPH11148877A (ja) | 1997-04-04 | 1997-11-18 | 荷重センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11148877A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001075728A (ja) * | 1999-07-02 | 2001-03-23 | Hosiden Corp | 多方向入力装置 |
| WO2002052236A1 (en) * | 2000-12-25 | 2002-07-04 | K-Tech Devices Corp. | Stress sensor |
| JP2007139440A (ja) * | 2005-11-15 | 2007-06-07 | Alps Electric Co Ltd | 荷重センサ |
| JP2009169567A (ja) * | 2008-01-15 | 2009-07-30 | Nec Corp | 入力装置およびこの入力装置を備える電子機器 |
| JP2014004226A (ja) * | 2012-06-26 | 2014-01-16 | Kyoraku Sangyo Co Ltd | 遊技機 |
-
1997
- 1997-11-18 JP JP9316763A patent/JPH11148877A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001075728A (ja) * | 1999-07-02 | 2001-03-23 | Hosiden Corp | 多方向入力装置 |
| WO2002052236A1 (en) * | 2000-12-25 | 2002-07-04 | K-Tech Devices Corp. | Stress sensor |
| JP2007139440A (ja) * | 2005-11-15 | 2007-06-07 | Alps Electric Co Ltd | 荷重センサ |
| JP2009169567A (ja) * | 2008-01-15 | 2009-07-30 | Nec Corp | 入力装置およびこの入力装置を備える電子機器 |
| JP2014004226A (ja) * | 2012-06-26 | 2014-01-16 | Kyoraku Sangyo Co Ltd | 遊技機 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5008188B2 (ja) | ３軸力センサ及び３軸力検出方法 | |
| US6331849B1 (en) | Integrated surface-mount pointing device | |
| US6359613B1 (en) | Pointing stick having chip resistors | |
| JPH11238431A (ja) | 一体型のキーボードおよび操作制御装置 | |
| US6886415B1 (en) | Tactile sensor and gripping robot using the same | |
| CN120063563A (zh) | 应变仪和多轴力传感器 | |
| JP6616806B2 (ja) | ひずみゲージ、及び、３軸力センサ | |
| JP3039286B2 (ja) | 荷重センサ | |
| JPH11148877A (ja) | 荷重センサ | |
| CN118553551A (zh) | 按键和电子设备 | |
| JP6611761B2 (ja) | ひずみゲージ及び多軸力センサ | |
| CN113242965B (zh) | 压力传感器及电子终端 | |
| TW202537679A (zh) | 多方向輸入裝置 | |
| JP4230241B2 (ja) | 触圧センサ、把持ロボット | |
| JP3275116B2 (ja) | 力・モーメントセンサー | |
| JP6836641B2 (ja) | ひずみゲージ、及び、３軸力センサ | |
| JP6767559B2 (ja) | ひずみゲージ及び多軸力センサ | |
| JPH07302163A (ja) | ポインティング・デバイス、装置、キーボード及びコンピュータ・システム | |
| JP4141574B2 (ja) | ポインティングスティック用厚膜回路基板 | |
| JPH10281904A (ja) | 荷重センサ | |
| JPH0658269B2 (ja) | 触覚センサ | |
| KR101924546B1 (ko) | 압력 계측 장치 | |
| JPH09280981A (ja) | 荷重センサ | |
| EP0986022A2 (en) | A pointing stick having integral control circuitry | |
| JP4399545B2 (ja) | 触覚センサおよび多点型触覚センサ |