JPS62238417A - 多機能マトリツクスセンサ - Google Patents

多機能マトリツクスセンサ

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JPS62238417A
JPS62238417A JP61081658A JP8165886A JPS62238417A JP S62238417 A JPS62238417 A JP S62238417A JP 61081658 A JP61081658 A JP 61081658A JP 8165886 A JP8165886 A JP 8165886A JP S62238417 A JPS62238417 A JP S62238417A
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JP
Japan
Prior art keywords
film
pyroelectric
piezoelectric
matrix sensor
films
Prior art date
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Pending
Application number
JP61081658A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshiya Ishikawa
敏也 石川
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.)
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd filed Critical Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority to JP61081658A priority Critical patent/JPS62238417A/ja
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 A、産業上の利用分野 本発明は、圧力分布や温度分布等をひとつのセンサで検
出できるようにした多峻能マトリックスセンサに関する
。
B6発明の概要 本発明は、圧力と温度とを検出することができる多機能
マトリックスセンサにおいて。
破検出部に取り付けられるとともに弾性を有する絶縁部
材の表面に、圧電フィルムと焦電フィルムとを交互に並
べて貼着し、更にこの上に弾性を有する絶縁部材を介し
てこれらと直角に圧電フィルムおよび焦電フィルムを交
互に貼着しτこれらを更に弾性を有する絶縁部材で被い
、夫々の圧電フィルムおよび焦電フィルムの両面に設け
た各′成極模に接続端子を接続することにより、圧力分
布、すべり、接触、温度分布がひとつの多機能マトリッ
クスセンサで検出できるようにしたものである。
C0従来の技術 ロボットのハンド等に圧力分布、すべり、接@。
温度分布を検出できるような機能をもたせるには、夫々
個別に専用の検出センサを4D付けなければならない。
D0発明が解決しようとする問題点 ところが、多くの検出センサを取り付けねばならないた
めに、ロボット等の小型軽量化に対しては大きな障害と
なっている。
そこで本発明は斯かる問題を解決し、ひとつの検出セン
サで圧力分布、すべり、接触、温度分布を検出すること
ができる多機能マトリックスセンサを提供することを目
的とする。
E6問題点を解決するための手段 斯かる目的を達成するため、本発明は以下のように構成
している。
被検出部に取り付けられるとともに弾性を有す第一絶縁
部材の表面に、両面に電極膜を設けた帯状の圧電フィル
ムと焦電フィルムとを一定方向へ向かって絶縁間隔毎に
交互に貼着する。そして匿に、こnらの王′成フィルム
および焦電フィルムの上には、第二絶縁部材を介して圧
電フィルムおよび焦電フィルムを前記と略直角な方向へ
絶縁間隔毎に交互に貼着する。そして、この二層の圧電
フィルムおよび焦電フィルムの上を第三絶縁部材で破い
、夫々の圧電フィルムおよび焦電フィルムの両面に設け
た各電極膜に接続端子を接続する。
26作用 多機能マトリックスセンサに第三絶縁部材を介して物体
からの力が加わると、多機能マトリックスセンサを取り
付けた被検出部と・物体との間に多機能マトリックスセ
ンサが挾まれる。多、殴能マトリックスセンサのうちの
力か加わった部分では第三および第三絶縁部材を介して
圧電フィルムに力が加わり、圧電フィルムが変形し、こ
の圧電フィルムの変形量に対応する大きさの電圧が両面
の戒・慝模間に生じる。その丸め、圧電フィルムが並ん
でいる方向へ向がって各圧電フィルムの発生電圧を測定
すれば一方向での圧力分布を検出することができ、これ
と略直角な方向へ並ぶ夫々の圧電フィルムの発生電圧を
測定すれば他の方向の圧力分布を検出することができる
。これらの相互に略直角な二方向の圧力分布を組み合せ
ることにより、平面上の圧力分布を求めることができる
。
−万、焦電フィルムはgA匿が上昇すると両面に設けた
電極膜間に電圧を発生する性質があり、相互に略直角を
なす方向へ略等間隔に配置されているので、@体からの
熱が第三及び第二絶縁部材を介して焦電フィルムへ伝わ
ると、圧力分布検出の場合と同様にして平面上の温度分
布が検出できる。。
以上のようKして、ひとつの多機能マトリックスセンサ
によって圧力分布と温度分布の双方が検出され、Cに圧
力分布の経時的変化を求めることによってすべりが検出
され、圧電フィルムに電圧が発生し九ことを検出するこ
とで接触も検出される。
G、実施例 以下、本発明を図面に示す実施例に基づいτ詳細に説明
する。
第1図のように、ロボットハンド等のfii声出部に取
り付けろためのベースとして弾性を有する第一絶縁部材
としてのシリコンゴムシート1が用いろnている。シリ
コンゴムシート1の上には王磁および焦電フィルム2と
第三絶縁部材としてのシリコンゴムシート3と圧′区お
よび焦電フィルム4と第三絶縁部材としてのシリコンゴ
ムシート5とが順に貼着されている。
第2図に示すように圧電および焦電フィルム2としては
、圧電特性が焦電特性よりも優れている圧電フィルム2
aと焦電特性が圧電特性よジも憂れている焦電フィルム
2bとの二種類のものが用いられており、シリコンゴム
シート1の上に両面に電極膜を設けた帯状の圧電フィル
ム2aと焦電フィルム2bとが絶縁間隔だけ離して図中
の左右方向へ交互に貼着されている。圧・区および焦1
フィルム2の上には第二絶縁部材としてのシリコンゴム
シート3を介して圧電および焦電フィルム4が貼着され
ている。圧電および焦電フィルム4は正直フィルム2a
、焦慮フィルム2bと同じく両面に電極膜を設けた帯状
の圧電フィルム4a、焦電フィルム4bで構成されてお
り、圧電フィルム4aと焦電フィルム4bとが絶縁間隔
だけ離して図中の上下方向へ交互に貼着されている。圧
電および焦電フィルム4の上にはシリコンゴムシート5
が貼着されている。
圧電および焦電フィルム2.4はその両面に金属を蒸着
して薄膜の電隠膜を形成したものであり、圧電フィルム
2a 、4aは厚さ方向に圧縮するかまたは長手方向へ
引き伸ばすと両電極膜間に′4圧を生じ、焦電フィルム
2b、4bは!度が変化すると両電極膜間に′電圧を生
じるようになっている。
シリコンゴムシート1,3.5は弗素コムシートやまた
はビニールシートなどの樹脂シート等の絶味部材を用い
ることもできる。但し、絶縁性更けでなく、焦電フィル
ム21:l、41”+へ熱が伝わり易いように熱伝導性
の良いものが好ましい。
このようにして構成された多機能マトリックスセンサ6
は、第3図に示すように相互に接離する指7a、7bを
有するロボットハンド8の把持面13a、Iうbに貼着
され、例えば第4図のように配線される。即ち、圧1t
フィルム2a 、4aの一枚一枚の電ff1gと焦電フ
ィルA 2 el t’ 4 t)の一枚一枚の電極膜
とに夫々接続された接続端子が別個にアンプ9に接続さ
れ、アンプ9がAD変換器10を介してデジタル制御装
置11に接続されている。
但し、夫々の圧電フィルム2a 、4aおよび焦電フィ
ルム21−1.4bの各両面に設けた′Ijt極1漠の
うちの片側についCは共通の接続端子によってアンプ9
に接続してもよい。
断かる多機能マトリックスセンサ6の作用を以下に説明
する。
第3図のようにロボットハンド80)指?a、T。
で9a体12をつかむと、多イ幾能マトリックスセンサ
6は物体12と例えば指7aとの間に挾まn1シリコン
ゴムシート1が弾性を有することから第5図のように変
形する。このとき、図中の左右方向へ長い圧電フィルム
4aか伸びる丸め伸びた童に対応する電圧が発生し、夫
々の圧電フィルム4aに生じた電圧の大きさを知ること
によって第5図中の紙面と直角な方向の圧力分布を得る
ことができる。同様にして夫々の圧′成フィルム2aに
生じた電圧の大きさを知ることによって第5図中の左右
方向の圧力分布を知ることができるので、こnらを組み
脅せることによって多機能マトリックスセンサ6の表面
に加わる二次元の圧力分布を知ることができる。
このほか、物体12から焦電フィルム2J4t)へ熱が
伝わり、焦電フィルム21)、41)は加熱されること
によって′逆圧を生じるので、前記と同様にして多様能
マトリックスセンサ6の表面に伝わる二次元の温度分布
を知ることができる。
このように二次元の圧力分布と温度分布な矧ることがで
きるほか、電圧変化が生じたか否かで接触の有無を知る
ことができ、圧力分布の経時的変化を検出することで丁
ベクの有無を知ることができる。
なお、本実施例では圧電フィルムと焦電フィルムの2檀
類のフィルムを用いたか、多機能マトリックスセンサが
当接する物体の温度の変化が無視し得る程度であったり
呈温程度である場合は、圧電フィルムのみを用いて圧力
分布、すベク、接触のみを検出できるようにしてもよい
。
なおまた、圧電および焦電フィルムとしては一般に圧力
1九は温反りいづれかのみではなく、圧力と温度の両刀
の変化に16応する性′jitを有するものが多い。こ
のなかで圧力に対する特性の万が格段にすぐれたフィル
ムおよび温度に対する特性の刀が格段にすぐれたフィル
ムを選んで前記の圧電フィルムおよび焦電フィルムとし
て1更用すればよいが、これに限らず少くとも夫々のフ
ィルムにおける圧力と温度の変化に対する特性の関係に
差異が有る2種類のフィルムを圧電および焦電フィルム
として交互に配列してマトリックスセンサを形成し、夫
々のフィルムの圧力および一度変化に対する特性を第4
図におけるデジタル制御装置に記憶せしめておくととも
に隣接するフィルムからの出力信号をデジタル制@装置
内にて演算せしめることによつ工圧力および温度の変化
値を夫々独豆した値として検出し±9、補正したりする
こともできる。
■0発明の詳細 な説明したように本発明によれば、弾性を有する第一絶
縁部材の表面K、圧電フィルムと焦電フィルムとの2種
類の圧電および焦電フィルムを交互に並べて貼着し、1
!に第二絶縁部材を弁してこれらと略直角に前d己二種
類の圧電および焦電フィルムを交圧に貼着して第三絶縁
部材で破い、夫々の圧電フィルムおよび焦電フィルムの
両1fiK、tけた各゛rJt極膜に接続端子を接続し
九ので、多機能マトリックスセンサの表面の二次元の圧
力分布。
温度分布を検出できるだけでなく接触、すべりを検出す
ることができる。そして、圧電フィルムおよび焦電フィ
ルムの厚さは例えば約10μm、゛ま之第一〜第三絶縁
部材の厚さも数10μm程度でよいので、多機能マトリ
ックスセンサ全体の厚さは100μ口以下にでき、超薄
形、@量化が図れる。
また、圧電フィルムおよび原電フィルムの幅を小さくす
ればより細分化した圧力分布や温度分布を咲出すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
図は本発明による多機能マトリックスセンナの実施例に
係り、第1図は断面図、第2図は第1図のI−I矢視図
、第3図は多機能マトリックスセンサを取り付けたロボ
ットハンドの正面図、第4図は回路図、第5図は作用説
明図である。 1.3.5・・・シリコンゴムシート、2.4・・・圧
′亀および焦′成フィルム、2a、4a・・・圧電フィ
ルム、2j)、4b・・・焦電フィルム% 6・・・多
機能マトリックスセンサ。 第1図 マトリックスぞンザ用杵面図(不罹1ifI)2.4−
−一一−FEfnylf−zイ+しA2a、4a−−−
一氏電づイ、しハ 6−−−−−−一多憫1叛々トリックズぞンガ第1図/
)I−I矢視図(本発明) 回路g(ネ寵哨)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  被検出部に取り付けられるとと、に弾性を有する第一
    絶縁部材と、該第一絶縁部材の表面に一定方向へ向かつ
    て絶縁間隔毎に交互に貼着されるとともに両面に電極膜
    を設けた帯状の圧電フィルム及び焦電フィルムと、該圧
    電フィルム及び焦電フィルムの表面に弾性を有する第二
    絶縁部材を介して前記圧電フィルム及び焦電フィルムの
    配置と略直角な方向へ絶縁間隔毎に交互に貼着されると
    ともに両面に電極膜を設けた帯状の圧電フィルム及び焦
    電フィルムと、該圧電フィルム及び焦電フィルムの表面
    に貼着した弾性を有する第三絶縁部材と、前記圧電フィ
    ルム及び焦電フイルムに設けた各電極膜に接続された端
    子とから構成されることを特徴とする多機能マトリック
    スセンサ。
JP61081658A 1986-04-09 1986-04-09 多機能マトリツクスセンサ Pending JPS62238417A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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