TWI686732B - 荷重感測單元及輸入裝置 - Google Patents

荷重感測單元及輸入裝置 Download PDF

Info

Publication number
TWI686732B
TWI686732B TW107124457A TW107124457A TWI686732B TW I686732 B TWI686732 B TW I686732B TW 107124457 A TW107124457 A TW 107124457A TW 107124457 A TW107124457 A TW 107124457A TW I686732 B TWI686732 B TW I686732B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
load
sensing unit
pressure receiving
end portion
load sensing
Prior art date
Application number
TW107124457A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201911000A (zh
Inventor
大川尚信
梅津英治
Original Assignee
日商阿爾卑斯阿爾派股份有限公司
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商阿爾卑斯阿爾派股份有限公司 filed Critical 日商阿爾卑斯阿爾派股份有限公司
Publication of TW201911000A publication Critical patent/TW201911000A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI686732B publication Critical patent/TWI686732B/zh

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/26—Auxiliary measures taken, or devices used, in connection with the measurement of force, e.g. for preventing influence of transverse components of force, for preventing overload
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/18—Measuring force or stress, in general using properties of piezo-resistive materials, i.e. materials of which the ohmic resistance varies according to changes in magnitude or direction of force applied to the material
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/0354—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of two-dimensional [2D] relative movements between the device, or an operating part thereof, and a plane or surface, e.g. 2D mice, trackballs, pens or pucks
    • G06F3/03545—Pens or stylus
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/22—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

本發明之目的在於提供一種即使為簡單之構成亦可防止因過荷重致使荷重感測器破損，且可充分發揮荷重感測器之檢測精度之荷重感測單元及輸入裝置。 本發明之一態樣係荷重感測單元，其具備：操作部，其設置為可於第1方向進退；荷重感測器，其具有受壓部，且輸出對應於由受壓部接收之第1方向之荷重之信號；連結部，其具有一端部與另一端部，一端部與上述操作部連結，另一端部使受壓部動作，且設置為與操作部連動並可於第1方向進退；及彈性構件，其對連結部之另一端部賦予彈推力，且經由另一端部而對受壓部賦予初始荷重。

Description

荷重感測單元及輸入裝置
本發明係關於一種荷重感測單元及輸入裝置，尤其係關於可於對操作部施加過大力時保護荷重感測器之荷重感測單元及輸入裝置。
荷重感測單元係檢測施加至操作部之荷重，並輸出對應於荷重之信號之裝置。荷重感測單元係應用於例如筆型輸入裝置(所謂之手寫筆)或觸控面板。於筆型輸入裝置中，檢測施加至成為筆尖之操作部之筆壓並輸出對應於筆壓之信號。又，於觸控面板中，於例如面板之4個角配置有荷重感測單元，檢測以手指或筆按壓觸控面板時施加至各荷重感測單元之荷重，且藉由以各荷重感測單元檢測之荷重之平衡而求得觸控面板上之按壓位置。
於專利文獻1，揭示有即使於施加過荷重之情形時，亦可防止荷重感測器之破損之按壓式輸入裝置。於該按壓式輸入裝置中，為了防止荷重感測器之破損，構成為藉由施加至被按壓部之操作荷重，以支持於支持構件之位置為支點朝使荷重感測器之初始荷重減少之方向對按壓部作用力。
於專利文獻2，揭示有能夠以簡單之構造容易地組裝之容易小型化之力感測單元。於該力感測單元中，藉由將螺旋彈簧夾於被操作構件與接觸構件之間，而不對力感測器直接施加來自操作構件之荷重。
於專利文獻3，揭示有檢測對象物之外力所致之變形，且可避免過大之變形導致應變感測器損傷之應變感測模組。於該應變感測模組中，構成為藉由突起構件使配置有應變感測器之應變發生板略微彎曲而賦予預負載，且若施加力則減小對應變感測器之荷重。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]國際公開第2012/096213號公報 [專利文獻2]國際公開第2016/114248號公報 [專利文獻3]日本專利特開2014-044180號公報
[發明所欲解決之問題]
於荷重感測單元中，不期望用以防止過荷重之荷重感測器之破損之構造複雜化及大型化。另一方面，即使為可防止過荷重之荷重感測器之破損之構造，於無法發揮荷重感測器原本之檢測精度之構成中，亦難以對製品應用。
本發明之目的在於提供即使為簡單之構成亦可防止過荷重之荷重感測器之破損，且可充分發揮荷重感測器之檢測精度之荷重感測單元及輸入裝置。 [解決問題之技術手段]
為解決上述問題，本發明之一態樣係荷重感測單元，其具備：操作部，其設置為可於第1方向進退；荷重感測器，其具有受壓部，且輸出對應於由受壓部接收之第1方向之荷重之信號；連結部，其具有一端部與另一端部，一端部與上述操作部連結，另一端部使受壓部動作，且設置為與操作部連動並可於第1方向進退；及彈性構件，其對連結部之另一端部賦予彈推力，且經由另一端部而對受壓部賦予初始荷重。
根據此種構成，即使於未對操作部施加荷重之狀態下亦將彈性構件之初始荷重賦予至受壓部，且藉由對操作部施加荷重而對受壓部賦予之荷重係作用於自初始荷重減少之方向。且，於對操作部施加超過初始荷重之荷重之情形時，連結部與受壓部分離。因此，不會對荷重感測器施加如超過初始荷重之過荷重。又，因操作部之進退方向、由受壓部接收之荷重之方向、連結部之進退方向彼此為相同之第1方向，故荷重直線地作用於荷重感測器，可由荷重感測器進行穩定之檢測。
於上述荷重感測單元中，亦可進而具備外殼，且操作部、荷重感測器、連結部及彈性構件於外殼內排列配置於第1方向。藉此，操作部、荷重感測器、連結部及彈性構件排列於第1方向，可謀求構成之簡單化及小型化。
於上述荷重感測單元中，彈性構件亦可設置於另一端部之與一端部相反之側。藉此，可自連結部之外側對荷重感測器賦予初始荷重，提高彈性構件之設計自由度。
於上述荷重感測單元中，彈性構件亦可設置於一端部與另一端部之間。藉此，可於連結部之內側對荷重感測器賦予初始荷重，可使構成要件小型化。
於上述荷重感測單元中，外殼亦可為筒型。藉此，可應用細長之單元構成。
於上述荷重感測單元中，亦可為彈性構件係螺旋彈簧，且進而具備調整該螺旋彈簧之初始荷重之調整機構。藉此，可藉由調整機構調整螺旋彈簧之初始荷重。
於上述荷重感測單元中，亦可為連結部具有設置於一端部與另一端部間之連接部，且一端部、另一端部及連接部設置為一體。藉此，可應用連結部之一體構成。
於上述荷重感測單元中，亦可進而具備：基準構件，其具有一面與另一面，且於一面安裝荷重感測器，另一面為操作部移動之止動面。藉此，可對操作部之移動行程賦予限制。
於上述荷重感測單元中，操作部及荷重感測器亦可並置於與第1方向正交之第2方向。藉此，可縮短第1方向之全長等，提高操作部與荷重感測器之佈局之自由度。
本發明之一態樣係使用上述荷重感測單元之輸入裝置。藉此，可構成能夠防止過荷重之荷重感測器之破損之輸入裝置。
於上述輸入裝置中，亦可具備筆型之框體，且於該框體內收納有荷重感測單元。藉此，可應用對所謂之手寫筆組裝荷重感測單元之構成。 [發明之效果]
根據本發明，可提供即使為簡單之構成亦可防止過荷重之荷重感測器之破損，且可充分發揮荷重感測器之檢測制度之荷重感測單元及輸入裝置。
以下，基於圖式說明本發明之實施形態。另，於以下說明中，對相同之構件標註相同符號，對已說明一次之構件適當省略其說明。
(荷重感測單元之構成) 圖1係例示本實施形態之荷重感測單元之立體圖。 圖2係例示本實施形態之荷重感測單元之剖視圖。 圖3係例示應用於荷重感測單元之連結部之立體圖。
本實施形態之荷重感測單元1係由荷重感測器20檢測施加至操作部10之荷重，並輸出對應於荷重之電性信號的裝置。於本實施形態中，藉由對筆型輸入裝置(所謂之手寫筆)之應用例進行說明。
如圖1及圖2所示，荷重感測單元1具備：操作部10，其設置為可於第1方向D1進退；荷重感測器20，其輸出對應於由受壓部21接收之荷重之信號；連結部30，其設置為可於第1方向D1進退；及彈性構件40，其對受壓部21賦予初始荷重。
荷重感測單元1進而具備本體框體即外殼50，且於該外殼50內，收納操作部10、荷重感測器20、連結部30及彈性構件40。於筆型輸入裝置中，外殼50係筒型，且筒之長邊方向(軸向)為第1方向D1。
與筆型輸入裝置之筆尖相當之操作部10係配置於外殼50之一端側。操作部10之較尖之前端部自外殼50之一端露出，且後端側插入至外殼50內。藉由使成為筆尖之操作部10之前端部接觸於觸控面板等，而將接觸產生之反作用力作為按壓力由操作部10接收。操作部10於外殼50之筒內設置為可於軸向即第1方向D1進退，故於接收到超過特定之力之按壓力之情形時，操作部10之前端部(筆尖)朝外殼50內之方向被推入。此處，亦將第1方向D1之操作部10之前端部側稱為前端側，其相反側稱為後端側。
荷重感測器20係例如半導體應變電阻元件，且基於藉由受壓部21接收之荷重產生之電性電阻變化而輸出與荷重對應之信號。受壓部21設置為例如大致球體或大致半球體，容易將由受壓部21接收之荷重傳遞至感測器本體。
荷重感測器20安裝於基準構件55。基準構件55具有後端側之一面55a、與前端側之另一面55b。一面55a及另一面55b之面方向係於外殼50內與第1方向D1正交之方向。於本實施形態中，於基準構件55之一面55a安裝有荷重感測器20。
連結部30配置於外殼50內之操作部10之後端側。連結部30具有一端部31、另一端部32、及連接該等之連接部33。一端部31與另一端部32係以彼此面對之方式配置。連接部33係連接一端部31與另一端部32間之構件。
如圖3所示，一端部31、另一端部32及連接部33亦可設置為一體。一端部31及另一端部32設置為例如圓盤狀，且配置於相對於外殼50之軸正交之方向。一端部31與另一端部32係於軸向(第1方向D1)相互隔著特定之間隔配置，並以打開該等間之一部分之方式設置連接部33。連結部30之外徑係略小於外殼50之筒之內徑，且可於筒內沿第1方向D1滑動。
此種連結部30之一端部31係與操作部10連結。又，連結部30之另一端部32使荷重感測器20之受壓部21動作。於圖1及圖2所示之例中，於一端部31與另一端部32之間配置荷重感測器20。具體而言，於一端部31與另一端部32之間配置基準構件55，且於該基準構件55之一面55a安裝荷重感測器20。藉此，荷重感測器20之受壓部21面向後端側，成為可與另一端部32接觸之狀態。
藉由將連結部30與操作部10連結，操作部10之第1方向D1之進退動作與操作部10連動而成為連結部30於外殼50內沿第1方向D1之進退動作。藉由操作部10及連結部30之動作，連結部30之另一端部32使受壓部21動作。具體而言，若操作部10及連結部30朝前端側移動，則由連結部30之另一端部32按壓受壓部21。另一方面，若操作部10及連結部30朝後端側動作，則自連結部30之另一端部32對受壓部21施加之按壓力變弱。
彈性構件40係例如螺旋彈簧。彈性構件40配置於外殼50內之連結部30之後端側。彈性構件40係對連結部30之另一端部32賦予彈推力，藉此經由另一端部32對受壓部21賦予初始荷重。
彈性構件40之初始荷重可藉由調整機構60調整。調整機構60係設置於外殼50內之彈性構件40之後端側之例如螺旋機構。彈性構件40即螺旋彈簧於外殼50內配置於另一端部32與調整機構60即螺旋機構之間。因此，若將螺旋機構之螺絲向一側旋轉(例如鎖緊)則螺旋彈簧收縮而初始荷重增大，若相反地將螺絲向另一側旋轉(例如鬆開)則螺旋彈簧伸展而初始荷重減弱。
若將彈性構件40之彈推力對另一端部32賦予，則於外殼50內將連結部30朝前端側按壓。藉此，荷重感測器20成為夾於另一端部32與基準構件55間之狀態，且經由另一端部32由受壓部21接收彈性構件40之彈推力。於未對操作部10賦予任何荷重之狀態(以下，亦稱為｢初始狀態｣)下，將彈性構件40之彈推力作為初始荷重對荷重感測器20賦予。
藉由彈性構件40將連結部30朝前端側按壓，而於連結部30之一端部31與基準構件55之另一面55b之間構成間隙G。
於此種荷重感測單元1中，由於在初始狀態下對受壓部21賦予初始荷重，故即使不對操作部10施加任何荷重，亦可自荷重感測器20輸出對應於初始荷重之信號。且，若對操作部10施加荷重，則經由連結部30將該荷重賦予至受壓部21，且對受壓部21賦予之荷重作用於自初始荷重減少之方向。因此，即使對操作部10施加荷重，對受壓部21亦僅施加初始荷重以下之荷重，可避免施加超過初始荷重之過荷重。
又，於本實施形態中，由於操作部10、荷重感測器20、連結部30及彈性構件40於外殼50內並置於第1方向D1，故操作部10之進退方向、由受壓部21接收之荷重之方向、連結部30之進退方向彼此為相同之第1方向D1。因此，施加至操作部10之荷重不會流失而直線地傳遞至荷重感測器20，可進行穩定之檢測。
(荷重感測單元之動作) 圖4(a)~(c)係說明本實施形態之荷重感測單元之動作之模式圖。為方便說明，各圖係模型圖。 於圖4(a)顯示初始狀態。於初始狀態中，彈性構件40之彈推力經由連結部30之另一端部32而賦予至受壓部21。藉此，成為對荷重感測器20賦予初始荷重Fa之狀態。此處，於操作部10接收到操作荷重Fb之情形時，藉由與初始荷重Fa對向之操作荷重Fb而對受壓部21賦予自初始荷重Fa減去操作荷重Fb之荷重(Fa-Fb)。
於操作荷重Fb小於初始荷重Fa之狀態下操作部10之第1方向D1之位置不變。藉此，自荷重感測器20輸出與自初始荷重Fa減去由操作部10接收之操作荷重Fb之荷重(Fa-Fb)對應之信號。即，將初始荷重Fa下之輸出信號作為基準，獲得根據操作荷重Fb下降之輸出信號。
接著，如圖4(b)所示，於由操作部10接收之操作荷重Fb超過初始荷重Fa之情形時，克服彈性構件40之彈推力而將操作部10及連結部30向後端側推入。藉此，連結部30之另一端部32自荷重感測器20之受壓部21分離，成不對受壓部21施加荷重之狀態。
接著，如圖4(c)所示，若由操作部10接收之操作荷重Fb進一步增大，推入連結部30直至間隙G消失，則連結部30之一端部31與基準構件55之另一面55b抵接。藉此，操作部10及連結部30不會被進一步推入。即，基準構件55於操作部10之移動中發揮止動件之作用。
圖5係顯示按壓力與荷重感測器輸出及操作部之位置之關係的圖。 圖5之橫軸顯示操作部10接收之荷重(操作荷重Fb)，左縱軸顯示荷重感測器20之輸出值(SG)，右縱軸顯示操作部10之位置(P)。操作部10之位置係初始狀態最高之位置(P1)，設為隨著被推入而變低之位置。
於初始狀態，即操作荷重Fb為零之情形時，對受壓部21賦予初始荷重Fa，且自荷重感測器20輸出對應於初始荷重Fa之信號(SG1)(參照圖4(a))。若對操作部10賦予操作荷重Fb，則對受壓部21賦予自初始荷重Fa減去操作荷重Fb之荷重。藉此，自荷重感測器20輸出對應於初始荷重Fa-操作荷重Fb之信號。隨著操作荷重Fb增加而自荷重感測器20輸出之信號下降之區域係檢測區域S1(參照圖4(a))。於該檢測區域S1中，可獲得對應於由操作部10接收之荷重之感測器輸出。
該檢測區域S1係操作荷重Fb自初始狀態到達至初始荷重Fa之區域。於該檢測區域S1中，操作部10之位置幾乎不變化(即使變化亦為數μm左右)。因此，於筆型輸入裝置中，可於筆尖之位置保持固定之狀態下，獲得對應於筆壓之信號輸出。
若操作荷重Fb逐漸增加並與初始荷重Fa相等，則賦予至受壓部21之荷重成零，且自荷重感測器20輸出之信號SG亦成零。另，於對荷重感測器20之輸出設定有偏差之情形時，輸出最低值。若操作荷重Fb超過初始荷重Fa，則連結部30之另一端部32自荷重感測器20之受壓部21分離。於操作荷重Fb超過初始荷重Fa之情形時，自荷重感測器20輸出之信號SG保持為零。藉由操作荷重Fb超過初始荷重Fa，而將操作部10及連結部30向後端側推入。藉此，操作部10之位置逐漸下降(向後端側推入)。該區域係過荷重區域S2(參照圖4(b))。
若於過荷重區域S2進而增加操作荷重Fb，則間隙G最終消失，連結部30之一端部31與基準構件55之另一面55b抵接。即，另一面55b成操作部10向第1方向D1移動之止動面，且由於操作部10及連結部30不會被進一步推入，故操作部10之位置被限制於最低之位置P2。此後，即使增加操作荷重Fb操作部10之位置亦不改變。該區域係限制區域S3(參照圖4(c))。
圖6(a)及(b)係顯示施加至荷重感測器之荷重之時間應答之模擬結果之圖。 於圖6(a)，顯示本實施形態之荷重感測單元1之模擬結果R1，於圖6(b)顯示參考例之荷重感測單元之模擬結果R2。於參考例之荷重感測單元中，未賦予如本實施形態之初始荷重。 時間應答之模擬之模型式係以下之數1。
[數1]
Figure 02_image001
於數1中，ωn 係固有角速度、ζ係衰減係數。
如圖6(a)及(b)所示，於任一例中以荷重之值振動之方式對荷重感測器施加荷重。此處，如圖6(b)所示之模擬結果R2般，已知於參考例之荷重感測單元中，於時間應答之初期施加荷重並增加至最大荷重。另一方面，如圖6(a)所示之模擬結果R1般，已知於本實施形態之荷重感測單元1中，於時間應答之初期對自預先賦予之初始荷重Fa減少之方向施加荷重，並於成最小荷重後增加荷重。
例如，使應用荷重感測單元之輸入裝置落下，或對操作部急遽地施加荷重之情形時，於參考例之荷重感測單元中對荷重感測器急遽地施加荷重，若超過荷重感測器之耐荷重則造成破損。若荷重感測器為半導體元件則難以承受衝擊。尤其，受壓部21係藉由蝕刻等將矽等之半導體材料形成為突起狀者。因此，於受壓部21荷重易集中，易破損。
於本實施形態之荷重感測單元1中，於施加衝擊之初始階段不對荷重感測器20急遽地施加荷重。因此，與參考例之荷重感測單元相比，於本實施形態之荷重感測單元1中，可提高耐衝擊性。
(其他構成例) 接著，對其他構成例進行說明。 圖7(a)～(c)係顯示其他構成例(其1)之模式圖。 於圖7所示之荷重感測單元1B中，荷重感測器20安裝於連結部30之另一端部32。即，於荷重感測單元1B中，與荷重感測單元1相比荷重感測器20之朝向相反。因此，受壓部21與基準構件55之一面55a相接。
如圖7(a)所示，於初始狀態藉由彈性構件40之彈推力而將連結部30之另一端部32向前端側按壓。藉此，受壓部21抵接於基準構件55之一面55a，接收彈性構件40之彈推力之反作用力而對受壓部21施加初始荷重Fa。此處，於操作部10接收到操作荷重Fb之情形時，藉由與初始荷重Fa對向之操作荷重Fb而對受壓部21賦予自初始荷重Fa減去操作荷重Fb之荷重(Fa-Fb)。
如圖7(b)所示，於由操作部10接收之操作荷重Fb超過初始荷重Fa之情形時，克服彈性構件40之彈推力而將操作部10及連結部30向後端側推入。藉此，安裝於連結部30之另一端部32之荷重感測器20亦向後端側移動，受壓部21自基準構件55之一面55a分離，成不對受壓部21施加荷重之狀態。
如圖7(c)所示，若由操作部10接收之操作荷重Fb進一步增大，推入連結部30直至間隙G消失，則連結部30之一端部31與基準構件55之另一面55b抵接。藉此，操作部10及連結部30不會被進一步推入。即，基準構件55於操作部10之移動中發揮止動件之作用。
圖8(a)及(b)係顯示其他構成例(其2)之模式圖。 於圖8所示之荷重感測單元1C中，彈性構件40配置於連結部30之一端部31與基準構件55之另一面55b之間。荷重感測器20安裝於基準構件55之一面55a，但亦可如荷重感測單元1B般安裝於連結部30之另一端部32。
如圖8(a)所示，於初始狀態藉由彈性構件40之彈推力(拉伸力)而將連結部30之另一端部32向前端側按壓。藉此，受壓部21抵接於另一端部32，接收彈性構件40之彈推力而對受壓部21賦予初始荷重Fa。又，於操作部10接收到操作荷重Fb之情形時，藉由與初始荷重Fa對向之操作荷重Fb而對受壓部21賦予自初始荷重Fa減去操作荷重Fb之荷重(Fa-Fb)。
如圖8(b)所示，於由操作部10接收之操作荷重Fb超過初始荷重Fa之情形時，克服彈性構件40之彈推力而將操作部10及連結部30向後端側推入。藉此，受壓部21自連結部30之另一端部32分離，成不對受壓部21施加荷重之狀態。
於圖8所示之荷重感測單元1C中，由於彈性構件40設置於連結部30之一端部31與另一端部32之間，故可使構成要件小型化。
圖9(a)及(b)係顯示其他構成例(其3)之模式圖。 於圖9所示之荷重感測單元1D中，於連結部30設置有反轉機構35。反轉機構35具備如下之構成：將連結部30之連接部33分割為第1連接部331與第2連接部332，且於該等之間設置齒輪等旋轉構件333。藉由該反轉機構35，第1連接部331與第2連接部332之第1方向D1之動作彼此成相反方向。
如圖9(a)所示，於初始狀態藉由彈性構件40之彈推力(拉伸力)而使連結部30之一端部31與另一端部32向彼此擴展之方向動作，將另一端部32向後端側按壓。藉此，受壓部21抵接於另一端部32，接收彈性構件40之彈推力而對受壓部21賦予初始荷重Fa。於操作部10接收到操作荷重Fb之情形時，藉由與初始荷重Fa對向之操作荷重Fb而對受壓部21賦予自初始荷重Fa減去操作荷重Fb之荷重(Fa-Fb)。
如圖9(b)所示，於由操作部10接收之操作荷重Fb超過初始荷重Fa之情形時，克服彈性構件40之彈推力因而連結部30之一端部31與另一端部32之間隔變窄。藉此，受壓部21自連結部30之另一端部32分離，成為不對受壓部21施加荷重之狀態。
圖10(a)及(b)係顯示其他構成例(其4)之模式圖。 於圖10所示之荷重感測單元1E中，操作部10與荷重感測器20係並置於與第1方向D1正交之第2方向D2。連結部30係於第2方向D2延伸，且一端部31與另一端部32排列於第2方向D2。於連結部30之一端部31連接操作部10。基準構件55對向於連結部30之另一端部32，且於基準構件55之一面55a安裝荷重感測器20。
如圖10(a)所示，於初始狀態下藉由彈性構件40之彈推力而將連結部30向前端側按壓。藉此，受壓部21抵接於連結部30之另一端部32，接收彈性構件40之彈推力之反作用力而對受壓部21賦予初始荷重Fa。此處，於操作部10接收到操作荷重Fb之情形時，藉由與初始荷重Fa對向之操作荷重Fb而對受壓部21賦予自初始荷重Fa減去操作荷重Fb之荷重(Fa-Fb)。
如圖10(b)所示，於由操作部10接收之操作荷重Fb超過初始荷重Fa之情形時，克服彈性構件40之彈推力而將操作部10及連結部30向後端側推入。藉此，受壓部21自連結部30之另一端部32分離，成為不對受壓部21施加荷重之狀態。
如荷重感測單元1E般，即使為操作部10與荷重感測器20排列於第2方向D2之構成，只要操作部10之進退方向及荷重感測器20所接收之荷重之方向為第1方向D1，則亦可由荷重檢測器20準確地檢測操作部10之荷重。因此，於荷重感測單元1E中，與其他構成例相比可縮短第1方向D1之全長等，可提高操作部10與荷重感測器20之佈局之自由度。
圖11(a)及(b)係顯示其他構成例(其5)之模式圖。 於圖11所示之荷重感測單元1F中，基準構件55設置為可插入至外殼50。
於圖11(a)顯示基準構件55之插入前之狀態。於外殼50內，操作部10、連結部30及彈性構件40排列收納於第1方向D1。於連結部30之另一端部32安裝有荷重感測器20。
於圖11(b)顯示基準構件55之插入後之狀態。為了插入基準構件55，於將操作部10向後端側推入而壓縮彈性構件40之狀態下，自外殼50之插入孔57插入基準構件55。插入後解除操作部10之推入。藉此，以彈性構件40之彈推力將操作部10及連結部30向前端側上推，且於荷重感測器20之受壓部21抵接於插入之基準構件55之一面55a之位置停止。此係成初始狀態，將彈性構件40之彈推力作為初始荷重Fa賦予至荷重感測器20。
圖12(a)及(b)係顯示其他構成例(其6)之模式圖。 於圖12所示之荷重感測單元1G中，可與荷重感測單元1F同樣地將基準構件55插入至外殼50。於荷重感測單元1G中，可藉由錐形構件59而調整基準構件55之第1方向D1之位置。
於圖12(a)顯示將錐形構件59插入至第1位置PS1之狀態。於將基準構件55插入至外殼50之插入孔57之狀態下，將錐形構件59以重疊於基準構件55之前端側之方式向插入孔57插入。推入操作部10及連結部30之量係由基準構件55與錐形構件59於第1位置與插入孔57重疊之部分之厚度之合計決定。
於圖12(b)顯示將錐形構件59插入至第2位置PS2之狀態。若將錐形構件59插入至較第1位置更深處之第2位置，則操作部10及連結部30之推入量較第1位置增加。如此，藉由插入錐形構件59之量，操作部10及連結部30之推入量變化，且因根據該推入量而決定彈性構件40之彈推力，故可調整初始荷重Fa。
圖13係顯示其他構成例(其7)之模式圖。 於圖13所示之荷重感測單元1H中，設置為於連結部30之連接部33設置凸緣部335，且彈性構件40即螺旋彈簧之前端側抵接於該凸緣部335。
於該荷重感測單元1H中，經由凸緣部335而將彈性構件40之初始荷重Fa賦予至連結部30。由於凸緣部335設置於連結部30之連接部33之中途，故於第1方向D1上連結部30與彈性構件40之彼此之一部分重疊。因此，可使連結部30與彈性構件40之合計全長較連結部30之長度(第1方向D1之長度)與彈性構件40之長度(第1方向D1之長度)之合計長度短，並可使荷重感測單元1H之第1方向D1之尺寸小型化。
上述說明之本實施形態之荷重感測單元1、1B~1H係可應用於檢測使用者之荷重之各種輸入裝置。作為輸入裝置，可列舉筆型輸入裝置(所謂之手寫筆)、觸控面板(具備檢測施加至面板之荷重之功能者)、機器人臂、遊戲控制器、滑鼠、移動終端等。
如以上說明般，根據本實施形態，可提供即使為簡單之構成亦可防止過荷重之荷重感測器20之破損，且可充分發揮荷重感測器20之檢測制度之荷重感測單元1、1B~1H及輸入裝置
另，雖於上述說明了本實施形態，但本發明並非限定於該等例者。例如，雖作為彈性構件40說明了螺旋彈簧之例，但亦可為螺旋彈簧以外之形狀之彈簧、或使用樹脂、液體、氣體等之彈性體等。又，對上述之各實施形態，從業者適當進行構成要件之追加、刪除、設計變更者，或適當組合各實施形態之特徵者，只要具備本發明之主旨，則亦包含於本發明之範圍。
1‧‧‧荷重感測單元1B~1H‧‧‧荷重感測單元10‧‧‧操作部20‧‧‧荷重感測器21‧‧‧受壓部30‧‧‧連結部31‧‧‧一端部32‧‧‧另一端部33‧‧‧連接部35‧‧‧反轉機構40‧‧‧彈性構件50‧‧‧外殼55‧‧‧基準構件55a‧‧‧一面55b‧‧‧另一面57‧‧‧插入孔59‧‧‧錐形構件60‧‧‧調整機構331‧‧‧第1連接部332‧‧‧第2連接部333‧‧‧旋轉構件335‧‧‧凸緣部D1‧‧‧第1方向D2‧‧‧第2方向Fa‧‧‧初始荷重Fb‧‧‧操作荷重G‧‧‧間隙P‧‧‧操作部之位置P1‧‧‧最高位置P2‧‧‧最低位置PS1‧‧‧第1位置PS2‧‧‧第2位置R1‧‧‧模擬結果R2‧‧‧模擬結果S1‧‧‧檢測區域S2‧‧‧過荷重區域S3‧‧‧限制區域SG‧‧‧信號SG1‧‧‧信號
圖1係例示本實施形態之荷重感測單元之立體圖。 圖2係例示本實施形態之荷重感測單元之剖視圖。 圖3係例示應用於荷重感測單元之連結部之立體圖。 圖4(a)~(c)係說明本實施形態之荷重感測單元之動作之模式圖。 圖5係顯示按壓力與荷重感測輸出及操作部之位置之關係的圖。 圖6(a)及(b)係顯示施加至荷重感測器之荷重之時間應答之模擬結果之圖。 圖7(a)~(c)係顯示其他構成例(其1)之模式圖。 圖8(a)及(b)係顯示其他構成例(其2)之模式圖。 圖9(a)及(b)係顯示其他構成例(其3)之模式圖。 圖10(a)及(b)係顯示其他構成例(其4)之模式圖。 圖11(a)及(b)係顯示其他構成例(其5)之模式圖。 圖12(a)及(b)係顯示其他構成例(其6)之模式圖。 圖13係顯示其他構成例(其7)之模式圖。
1‧‧‧荷重感測單元
10‧‧‧操作部
20‧‧‧荷重感測器
30‧‧‧連結部
40‧‧‧彈性構件
50‧‧‧外殼
55‧‧‧基準構件
60‧‧‧調整機構
D1‧‧‧第1方向

Claims (11)

  1. 一種荷重感測單元，其具備：操作部，其設置為可於第1方向進退；荷重感測器，其具有受壓部，且輸出對應於由上述受壓部接收之上述第1方向之荷重之信號；連結部，其具有一端部與另一端部，上述一端部與上述操作部連結，上述另一端部使上述受壓部動作，且設置為與上述操作部連動並可於上述第1方向進退；及彈性構件，其對上述連結部之上述另一端部賦予彈推力，且經由上述另一端部而對上述受壓部賦予初始荷重；且上述彈性構件係設置於上述另一端部之與上述一端部相反之側。
  2. 如請求項1之荷重感測單元，其進而具備外殼；且上述操作部、上述荷重感測器、上述連結部及上述彈性構件於上述外殼內排列配置於上述第1方向。
  3. 如請求項2之荷重感測單元，其中上述外殼係筒型。
  4. 如請求項1或2之荷重感測單元，其中上述彈性構件係螺旋彈簧；且進而具備調整上述螺旋彈簧之上述初始荷重之調整機構。
  5. 如請求項1或2之荷重感測單元，其中上述連結部具有設置於上述一 端部與上述另一端部間之連接部；且上述一端部、上述另一端部及上述連接部設置為一體。
  6. 如請求項1或2之荷重感測單元，其進而具備：基準構件，其具有一面與另一面，且於上述一面安裝上述荷重感測器，上述另一面為上述操作部移動之止動面。
  7. 如請求項1之荷重感測單元，其中上述操作部及上述荷重感測器係並置於與上述第1方向正交之第2方向。
  8. 一種輸入裝置，其使用請求項1或2之荷重感測單元。
  9. 如請求項8之輸入裝置，其具備筆型之框體；且於上述框體內收納有上述荷重感測單元。
  10. 一種荷重感測單元，其具備：操作部，其設置為可於第1方向進退；荷重感測器，其具有受壓部，且輸出對應於由上述受壓部接收之上述第1方向之荷重之信號；連結部，其具有一端部與另一端部，上述一端部與上述操作部連結，上述另一端部使上述受壓部動作，且設置為與上述操作部連動並可於上述第1方向進退；及彈性構件，其對上述連結部之上述另一端部賦予彈推力，且經由上 述另一端部而對上述受壓部賦予初始荷重；且上述連結部具有設置於上述一端部與上述另一端部間之連接部；且上述一端部、上述另一端部及上述連接部設置為一體。
  11. 一種荷重感測單元，其具備：操作部，其設置為可於第1方向進退；荷重感測器，其具有受壓部，且輸出對應於由上述受壓部接收之上述第1方向之荷重之信號；連結部，其具有一端部與另一端部，上述一端部與上述操作部連結，上述另一端部使上述受壓部動作，且設置為與上述操作部連動並可於上述第1方向進退；及彈性構件，其對上述連結部之上述另一端部賦予彈推力，且經由上述另一端部而對上述受壓部賦予初始荷重；且其進而具備：基準構件，其具有一面與另一面，且於上述一面安裝上述荷重感測器，上述另一面為上述操作部移動之止動面。
TW107124457A 2017-08-07 2018-07-16 荷重感測單元及輸入裝置 TWI686732B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017-152408 2017-08-07
JP2017152408A JP2020180784A (ja) 2017-08-07 2017-08-07 荷重センサユニットおよび入力装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201911000A TW201911000A (zh) 2019-03-16
TWI686732B true TWI686732B (zh) 2020-03-01

Family

ID=65271624

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW107124457A TWI686732B (zh) 2017-08-07 2018-07-16 荷重感測單元及輸入裝置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11015992B2 (zh)
JP (1) JP2020180784A (zh)
CN (1) CN110998267B (zh)
TW (1) TWI686732B (zh)
WO (1) WO2019031422A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3933365B1 (en) * 2020-07-02 2023-03-01 TE Connectivity Solutions GmbH Force sensor assembly and a method for measuring a force
JP2023109029A (ja) * 2022-01-26 2023-08-07 アルプスアルパイン株式会社 荷重センサ装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201544998A (zh) * 2014-05-16 2015-12-01 Kye Systems Corp 具有壓力感測器保護結構之筆頭組件
TW201601010A (zh) * 2014-03-28 2016-01-01 Newcom Techno Inc 電子筆
TW201702820A (zh) * 2013-11-08 2017-01-16 禾瑞亞科技股份有限公司 力感測器
US20170045961A1 (en) * 2013-09-12 2017-02-16 Microsoft Technology Licensing, Llc Pressure sensitive stylus for a digitizer

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5410214B2 (zh) * 1973-10-15 1979-05-02
US5981883A (en) 1992-07-08 1999-11-09 Lci Technology Group, N.V. Systems for imaging written information
JPH09503879A (ja) 1993-10-18 1997-04-15 サマグラフィクス コーポレイション 弾性的に圧縮可能なチップ素子を有する感圧スタイラス
JPH08227336A (ja) * 1995-02-20 1996-09-03 Wacom Co Ltd 感圧機構及びスタイラスペン
JP3475048B2 (ja) * 1997-07-18 2003-12-08 シャープ株式会社 手書き入力装置
JP3050535U (ja) * 1998-01-14 1998-07-21 株式会社千代田製作所 筆圧矯正具
US7657128B2 (en) * 2000-05-23 2010-02-02 Silverbrook Research Pty Ltd Optical force sensor
US7898532B2 (en) * 2005-08-19 2011-03-01 Silverbrook Research Pty Ltd Force sensor with dilatant fluid stop
CN101145087A (zh) * 2007-05-11 2008-03-19 盛大计算机（上海）有限公司 手写笔、手写输入系统、手写遥控器系统及手写输入方法
US20100021022A1 (en) * 2008-02-25 2010-01-28 Arkady Pittel Electronic Handwriting
JP5647695B2 (ja) 2011-01-12 2015-01-07 アルプス電気株式会社 押圧式入力装置
JP2014044180A (ja) 2012-08-29 2014-03-13 Hitachi Automotive Systems Ltd 歪みセンサモジュール
WO2014188417A2 (en) * 2013-05-20 2014-11-27 N-Trig Ltd. Piezoresistive sensor for a stylus
US9239639B1 (en) * 2014-06-24 2016-01-19 Amazon Technologies, Inc. Protecting stylus force sensor from excess force
CN107209073B (zh) 2015-01-13 2019-11-05 北陆电气工业株式会社 力传感器单元
JPWO2016199494A1 (ja) 2015-06-09 2018-03-29 ソニー株式会社 制御装置、基地局、端末装置及び制御方法
CN105159478B (zh) * 2015-07-02 2019-05-10 深圳市绘王动漫科技有限公司 笔形人机输入装置
CN204833187U (zh) * 2015-07-20 2015-12-02 南安市腾龙专利应用服务有限公司 一种手写笔
CN205788112U (zh) * 2016-03-15 2016-12-07 深圳市华鼎星科技有限公司 一种可变电容式压力传感器和真笔迹触控笔
CN205692135U (zh) * 2016-05-25 2016-11-16 广州视睿电子科技有限公司 加强笔头及压感笔
DE202016103403U1 (de) * 2016-06-28 2017-09-29 Stabilo International Gmbh Federnder Batteriekontakt mit Sensorschutz
WO2018173420A1 (ja) * 2017-03-24 2018-09-27 株式会社ワコム 電子ペン

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170045961A1 (en) * 2013-09-12 2017-02-16 Microsoft Technology Licensing, Llc Pressure sensitive stylus for a digitizer
TW201702820A (zh) * 2013-11-08 2017-01-16 禾瑞亞科技股份有限公司 力感測器
TW201601010A (zh) * 2014-03-28 2016-01-01 Newcom Techno Inc 電子筆
TW201544998A (zh) * 2014-05-16 2015-12-01 Kye Systems Corp 具有壓力感測器保護結構之筆頭組件

Also Published As

Publication number Publication date
US20200158583A1 (en) 2020-05-21
JP2020180784A (ja) 2020-11-05
CN110998267A (zh) 2020-04-10
TW201911000A (zh) 2019-03-16
WO2019031422A1 (ja) 2019-02-14
US11015992B2 (en) 2021-05-25
CN110998267B (zh) 2021-06-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6568544B2 (ja) フォースセンサユニット
TWI686732B (zh) 荷重感測單元及輸入裝置
US10890999B2 (en) Spring-type battery contact having sensor protection
JP6879797B2 (ja) トリガースイッチ
WO2017043659A1 (ja) ペダル操作検出装置
WO2019000185A1 (zh) 压力检测装置和触控笔
TWI721796B (zh) 電子機械式扭力扳手
CN107305819B (zh) 具有力反馈功能的电子开关
CN111907326B (zh) 双模式感测操纵杆组件
CN104797474B (zh) 制动力放大装置及其装配方法和制动系统
WO2019116817A1 (ja) 荷重センサおよび電動ブレーキ
JP5810186B2 (ja) ステアリング装置
JP7571507B2 (ja) トリガスイッチ
US11061427B2 (en) Operating device
JP4608368B2 (ja) 入力装置
JP2006266420A (ja) 推力制限装置
CN100592125C (zh) 镜片压合治具
CN213690557U (zh) 压力放大笔尖压感机构
JP5770397B2 (ja) スイッチ装置
JP5832741B2 (ja) ブレーキ操作力の検知装置
JP2007261582A (ja) ステアリング装置
JP2019070575A (ja) 位置検出装置
JPH11351981A (ja) 力量計のストッパ機構