CN102589754B - 力传感器组件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种消除了传感器破损的危险而且能够提高触摸位置的确定精度的力传感器组件。相互隔开规定的间隔地在受压构件(3)与底座构件(5)之间配置输出为了确定施加了推压力的位置所需要的信息的3个以上的力传感器(71)。3个以上的力传感器(71)通过保持机构(72)配置在受压构件(3)与底座构件(5)之间，该保持机构(72)按这样的方式构成，即，在未在受压构件(3)的表面上施加推压力的状态下分别向力传感器(71)赋予规定的偏压力，当在受压构件(3)的表面施加了推压力时，与推压力的大小成比例地使偏压力减少。

Description

力传感器组件

技术领域

本发明涉及一种使用了力传感器的装置用的力传感器组件。

背景技术

在日本特表2008-515089号公报中，作为使用了力传感器的装置的一例，公开了在板的四角或周围配置了力传感器的以往的触摸板输入装置。在该装置中，用4个力传感器接受被施加在触摸板上的推压力，计算与从各力传感器输出的推压力成比例的信号的平衡，从而确定操作者正触摸的板的位置。

先有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特表2008-515089号公报

发明内容

发明要解决的问题

在以往的结构中，为了提高触摸位置的确定精度，提高被施加在板上的推压力，增大力传感器的输出。然而，如为了从力传感器获得大的输出而用强的力推压板，则存在力传感器破损的危险。

本发明的目的在于提供一种消除了力传感器破损的危险的力传感器组件。

用于解决问题的手段

使用本发明的力传感器组件的装置具有受压构件、底座构件、以及3个以上的力传感器；该受压构件具有施加推压力的表面；该底座构件与受压构件的背面相向；该3个以上的力传感器相互隔开规定的间隔，配置在受压构件与底座构件之间，输出为了确定施加了推压力的位置所需要的信息。在本发明中，3个以上的力传感器通过保持机构配置在受压构件与底座构件之间。保持机构按这样的方式构成，即，在未在受压构件的表面上施加推压力的状态下分别向力传感器赋予规定的偏压力，当在表面施加了推压力时，与推压力的大小成比例地使偏压力减少。使用这样的保持机构，则施加在受压构件的推压力越大，偏压力越减少。结果，赋予力传感器的力随着推压力增大而减小。结果，操作者在一般的感觉下强有力地对受压构件进行推压，力传感器也不会破损。另外，增大了推压力时的力传感器的输出的变化量与推压力成比例地增大，所以，位置的确定精度提高。

保持机构的具体的构成为任意。例如，保持机构可形成为这样的结构，即，具有第一附属构件、第二附属构件、以及偏压力赋予单元；该第一附属构件被定位在受压构件与底座构件之间的空间内，具有安装力传感器的传感器安装部，被固定在受压构件及底座构件的一方的构件上；该第二附属构件具有按在其间隔着力传感器的方式与传感器安装部相向的偏压力赋予部，被固定在受压构件及底座构件的另一方的构件上；该偏压力赋予单元在未在受压构件的表面施加推压力的状态下通过偏压力赋予部赋予力传感器偏压力。如这样使用第一及第二附属构件，则保持机构的结构变得简单。

另外，第一附属构件最好具有固定部，该固定部与传感器安装部一体形成，固定在底座构件上。另外，在该场合，力传感器位于第一附属构件的传感器安装部与第二附属构件的偏压力赋予部之间。另外，偏压力赋予单元配置在第二附属构件的偏压力赋予部与底座构件之间。偏压力赋予单元按这样的方式构成，即，在施加在受压构件的推压力作用下按能够恢复的方式变形，如推压力被取消，则恢复为原来的形状，对受压构件赋予使受压构件返回到原来的位置的恢复力。如形成为这样的构成，则传感器安装部及偏压力赋予部作为相对于底座构件的受压构件的限位部起作用。因此，即使对受压构件施加极端大的推压力，受压构件也不会破损。另外，如施加在受压构件的推压力被解除，则受压构件恢复到原来的位置。

而且，为了增大恢复力，最好在传感器安装部与固定在受压构件上的第二附属构件的固定部之间设置追加偏压力赋予单元；该追加偏压力赋予单元在推压力作用下按能够恢复的方式变形，如推压力被取消，则恢复为原来的形状，对受压构件赋予使受压构件返回到原来的位置的恢复力。

另外，最好第一及第二附属构件、偏压力赋予单元以及追加偏压力赋予单元组合而构成1个力传感器组件。如使用这样的力传感器组件，则触摸板输入装置的组装变得容易。

保持机构的结构不限于上述结构。例如将第一附属构件的固定部形成为具有与传感器安装部平行地延伸的平行部和连接传感器安装部的一端与平行部的一端的连接部的结构，将第二附属构件的固定部形成为具有与偏压力赋予部平行地延伸的平行部和连接偏压力赋予部的一端与平行部的一端的连接部的结构。而且，按传感器安装部与偏压力赋予部相向、第一附属构件的连接部与第二附属构件的连接部平行地排列的方式组合第一及第二附属构件。另外，在第一附属构件的传感器安装部与第二附属构件的平行部之间配置偏压力赋予单元。该场合，偏压力赋予单元也按这样的方式构成，即，在施加在受压构件上的推压力的作用下按能够恢复的方式变形，如推压力被取消，则恢复为原来的形状，对受压构件赋予使受压构件返回到原来的位置的恢复力。如这样构成保持结构，则与上述保持结构同样地动作。另外，传感器安装部及偏压力赋予部作为相对于底座构件的受压构件的限位部起作用。

偏压力赋予单元及追加偏压力赋予单元最好由弹簧或弹性构件构成。

本发明的优选的触摸板输入装置用传感器组件的保持机构具有第一附属构件、第二附属构件、以及偏压力赋予单元；该第一附属构件被定位在受压构件与底座构件之间的空间内，具有安装力传感器的传感器安装部，被固定在受压构件及底座构件的一方的构件上；该第二附属构件具有按在其间隔着力传感器的方式与传感器安装部相向的偏压力赋予部，被固定在受压构件及底座构件的另一方的构件上；该偏压力赋予单元在未在受压构件的表面施加推压力的状态下通过偏压力赋予部赋予力传感器偏压力。另外，第一附属构件具有固定部，该固定部与传感器安装部一体形成，固定在底座构件上；第二附属构件具有固定部，该固定部与偏压力赋予部一体形成，固定在受压构件上。另外，力传感器位于第一附属构件的传感器安装部与第二附属构件的偏压力赋予部之间。另外，偏压力赋予单元配置在第二附属构件的偏压力赋予部与底座构件之间。另外，在传感器安装部与固定在受压构件上的第二附属构件的固定部之间设置追加偏压力赋予单元，该追加偏压力赋予单元在推压力作用下按能够恢复的方式变形，如推压力被取消，则恢复为原来的形状，对受压构件赋予使受压构件返回到原来的位置的恢复力。

附图说明

图1(A)～(C)为在触摸板输入装置中适用了本发明的力传感器组件的第1实施方式的例子的俯视图、正视图、以及右侧视图。

图2为图1的触摸板输入装置的分解立体图。

图3为图1(B)的III-III线放大剖视图。

图4为用于说明图1所示第1实施方式的力传感器组件的配置的图。

图5为表示第2实施方式的主要部分的图。

图6为表示第3实施方式的主要部分的图。

具体实施方式

下面参照附图详细说明本发明的实施方式。图1(A)～(C)为适用了本发明的力传感器组件的第1实施方式的触摸板输入装置1的俯视图、正视图、以及右侧视图。图2为图1的触摸板输入装置1的分解立体图。图3为图1(B)的III-III线放大剖视图。该触摸板输入装置1具有作为受压构件的板构件3、底座构件5、以及4个本发明实施方式的力传感器组件7；该板构件3具有操作者施加推压力的表面；该底座构件5与板构件3的背面相向；该4个力传感器组件7相互之间隔开规定间隔地配置在板构件3与底座构件5之间，输出为了确定施加了推压力的位置所需要的信息。如图2所示，板构件3由丙烯酸树脂制的透明的触摸板31和丙烯酸树脂制的框体32构成。触摸板31通过超声波熔接等接合在框体32的上面。在位于框体32的纵向的两端的一对侧壁33上，在横向(与纵向及厚度方向垂直的方向)的两端部分别形成2个安装孔34。

底座构件5在底座主体部51的纵向两端具有厚度比底座主体部51更薄的一对凸缘部52。另外，在一对凸缘部52的横向(与底座主体部51的纵向及厚度方向垂直的方向)的两端部分别各形成2个安装孔53。另外，在底座主体部51的侧面上，在横向的两端部分别形成嵌合用凸部54。利用框体32的安装孔34和设在底座构件5的凸缘部52的安装孔53等，将4个力传感器组件7安装在板构件3和底座构件5的四角。

如图3所示，本实施方式的力传感器组件7由力传感器71和保持机构72构成。保持机构72由第一附属构件73、第二附属构件74、偏压力赋予单元77、以及追加偏压力赋予单元78构成。第一附属构件73具有传感器安装部73a和固定部73b；该传感器安装部73a被定位在板构件3的侧壁33与底座构件5的凸缘部52之间的空间内，安装力传感器71；该固定部73b与传感器安装部73a一体地形成，被固定在底座构件5的凸缘部52上。固定部73b具有平行于传感器安装部73a延伸的平行部73c和连接传感器安装部73a的一端与平行部73c的一端的连接部73d。在本实施方式中，平行部73c与底座构件5的凸缘部52接触，连接部73d与底座主体部51的侧面接触。在平行部73c上形成与设于凸缘部52上的2个安装孔53对齐的贯通孔73e(参照图2)。在对齐了的安装孔53和贯通孔73e中螺旋接合螺钉75。另外，在连接部73d上形成与设于底座主体部51的侧壁上的一对嵌合用凸部54嵌合的一对贯通孔73f。

第二附属构件74固定在板构件3的框体32的侧壁33的内壁面上。第二附属构件74一体地具有按使力传感器71处在其间的方式与传感器安装部73a相向的偏压力赋予部74a和固定部74b。固定部74b具有与偏压力赋予部74a平行地延伸的平行部74c和连接偏压力赋予部74a的一端与平行部74c的一端的连接部74d。第一及第二附属构件73及74按传感器安装部73a与偏压力赋予部74a相向、第一附属构件73的连接部73d与第二附属构件74的连接部74d平行地排列的方式组合。另外，在第一附属构件73的传感器安装部73a与第二附属构件74的平行部74c之间配置偏压力赋予单元。在本实施方式中，平行部74c和连接部74d的一部分与框体32的侧壁33的内壁部接触。在平行部74c上形成贯通孔74f(图2)，该贯通孔74f与设在框体32的侧壁33的内壁部的图中未表示的一对嵌合用凸部嵌合。另外，在连接部74d上形成与设于侧壁33的一对安装孔34对齐的一对贯通孔74e。在对齐了的安装孔34与贯通孔74e中分别螺旋接合螺钉76。

力传感器71固定在第一附属构件73的传感器安装部73a上，位于传感器安装部73a与第二附属构件74的偏压力赋予部74a之间。在本实施方式中，作为力传感器71，使用公开于日本专利第3830906号等的半导体力传感器。该半导体力传感器具有在膜片状的半导体基片上配置了球体的结构，输出与施加在球体上的力成比例的信号。另外，在第二附属构件74的偏压力赋予部74a与位于底座构件5的凸缘部52上的第一附属构件73的平行部73c之间配置由2根螺旋弹簧构成的偏压力赋予单元77。在2根螺旋弹簧的一端的内部***2根螺钉75的前端部。偏压力赋予单元77在被施加在板构件3上的推压力的作用下按能够恢复的方式变形，如取消推压力，则恢复为原来的形状，对板构件3赋予使板构件3返回到原来的位置的恢复力。另外，在本实施方式中，在传感器安装部73a与固定在板构件3上的第二附属构件74的固定部74b的平行部74c之间设置由2根螺旋弹簧构成的追加偏压力赋予单元78，该追加偏压力赋予单元78在推压力作用下按能够恢复的方式变形，如推压力被取消，则恢复为原来的形状，对板构件3赋予使板构件3返回到原来的位置的恢复力。嵌合在设于第二附属构件74的平行部74c上的贯通孔中而突出的嵌合用凸部的前端嵌合在构成追加偏压力赋予单元78的2根螺旋弹簧的一端的内部。

如形成为这样的构成，则传感器安装部73a及偏压力赋予部74a作为相对于底座构件5的板构件3的限位部起作用。因此，即使对板构件3施加极端大的推压力，板构件3也不会破损。另外，如解除被施加在板构件上的推压力，则由偏压力赋予单元77和追加偏压力赋予单元78的恢复力使板构件3迅速地返回到原来的位置。另外，在本实施方式中，组合第一及第二附属构件73及74、偏压力赋予单元77以及追加偏压力赋予单元78，构成1个力传感器组件。如使用这样的力传感器组件，则触摸板输入装置1的组装变得容易。

按照本实施方式的触摸板输入装置1，在推压力未施加在板构件的表面的状态下，偏压力赋予单元77及追加偏压力赋予单元78协同动作，在使第二附属构件74从底座构件5离开(向力传感器71侧推压偏压力赋予部74a)的方向上施加弹性力。虽然仅用偏压力赋予单元77也能够获得必要的偏压力，但如使用追加偏压力赋予单元78，则能够更可靠地对偏压力赋予部74a赋予偏压力。另外，如在板构件3的表面施加推压力，则偏压力赋予单元77及追加偏压力赋予单元78变形(积蓄势能)，与推压力的大小成比例地减少偏压力。结果，施加在板构件3上的推压力越大，则偏压力越减少。另外，施加在力传感器71上的力随着推压力增大而减小。结果，即使操作者按一般的感觉强力地推压板构件3，力传感器也不会破损。另外，增大了推压力时的力传感器71的输出的变化量与推压力成比例地变大。

在图1的装置中，如图4所示，在板构件3的纵向上相向的2个力传感器组件7相对于在与板构件3的纵向垂直的方向上延伸的中心线C成为线对称地配置。这样，能够使用通用的力传感器组件7。

在上述实施方式中，使用偏压力赋予单元77及追加偏压力赋予单元78，但当然也可如图5所示第2实施方式那样不在保持机构172中使用追加偏压力赋予单元78，而是仅使用偏压力赋予单元77。而且，在该场合，第二附属构件174不需要在内部配置追加偏压力赋予单元，为此，连接部174d的长度能够比图3及图4的第二附属构件74的连接部74d的长度更短。为此，按照本实施方式，能够减小力传感器组件107的高度尺寸。

另外，当然也可如图6所示第3实施方式那样，不使用图3及图4所示的偏压力赋予单元77，而是在保持机构272中仅使用追加偏压力赋予单元278。而且，在该场合，第二附属构件274不需要在内部配置与偏压力赋予单元77相当的构件，所以，连接部273d的长度能够形成得比图3及图4的第一附属构件73的连接部73d的长度更短。为此，按照本实施方式，能够减小力传感器组件207的高度尺寸。在第3实施方式中，追加偏压力赋予单元278构成权利要求的偏压力赋予单元。

在上述实施方式中，由螺旋弹簧构成偏压力赋予单元及追加偏压力赋予单元，但当然能够使用弹性构件、海绵状构件、在内部充填了空气的空气缓冲构件等代替螺旋弹簧。

在图1的装置中，使用4个力传感器，但如能够获得为了确定在板构件施加了推压力的位置所需要的信息，则力传感器的数量在3个以上为任意。

在上述说明中，说明了在触摸板输入装置中适用了本发明的力传感器组件的场合，但本发明的力传感器组件当然也可适用在如滑动开关那样相应于操作量改变输出的开关装置、测量载荷的载荷测量仪等。

产业上利用的可能性

按照本发明，即使强有力地推压受压构件，力传感器也不会破损，而且能够使增大了推压力时的力传感器的输出变化量与推压力成比例地增大。

符号的说明

1触摸板输入装置

3板构件

5底座构件

7力传感器组件

31触摸板

32框体

33侧壁

34安装孔

51底座主体部

52凸缘部

71力传感器

72保持机构

73第一附属构件

73a传感器安装部

73b固定部

74第二附属构件

74a偏压力赋予部

74b固定部

77偏压力赋予单元

78追加偏压力赋予单元

Claims (5)

1.一种力传感器组件，该力传感器组件用于这样的装置，该装置具有受压构件、底座构件、以及1个以上的力传感器；

该受压构件具有施加推压力的表面；

该底座构件与上述受压构件的背面相向；

该1个以上的力传感器配置在上述受压构件与上述底座构件之间，检测上述推压力；其特征在于：

具有在上述受压构件与上述底座构件之间保持上述力传感器，并且构成为在上述推压力未施加在上述受压构件的上述表面上的状态下对上述力传感器赋予规定的偏压力，当在上述表面施加了推压力时，与上述推压力的大小成比例地使上述偏压力减少的保持机构，

上述保持机构具有第一附属构件、第二附属构件、以及偏压力赋予单元；

该第一附属构件被定位在上述受压构件与上述底座构件之间的空间内，具有安装上述力传感器的传感器安装部，被固定在上述受压构件及上述底座构件的一方的构件上；

该第二附属构件具有按在其间隔着上述力传感器的方式与上述传感器安装部相向的偏压力赋予部，被固定在上述受压构件及上述底座构件的另一方的构件上；

该偏压力赋予单元在未在上述受压构件的表面施加上述推压力的状态下通过上述偏压力赋予部赋予上述力传感器偏压力，

上述第一附属构件具有固定部，该固定部与上述传感器安装部一体形成，固定在上述底座构件上；

上述第二附属构件具有固定部，该固定部与上述偏压力赋予部一体形成，固定在上述受压构件上；

上述力传感器位于上述第一附属构件的上述传感器安装部与上述第二附属构件的上述偏压力赋予部之间；

上述偏压力赋予单元配置在上述第二附属构件的上述偏压力赋予部与上述底座构件之间；

上述偏压力赋予单元按这样的方式构成，即，在施加在上述受压构件的上述推压力作用下按能够恢复的方式变形，如上述推压力被取消，则恢复为原来的形状，对上述受压构件赋予使上述受压构件返回到原来的位置的恢复力，

在上述传感器安装部与固定在上述受压构件上的上述第二附属构件的上述固定部之间设置追加偏压力赋予单元；该追加偏压力赋予单元在上述推压力作用下按能够恢复的方式变形，如上述推压力被取消，则恢复为原来的形状，对上述受压构件赋予使上述受压构件返回到原来的位置的恢复力。

2.根据权利要求1所述的力传感器组件，其特征在于：上述第一及第二附属构件、上述偏压力赋予单元以及上述追加偏压力赋予单元组合而构成1个力传感器组件。

3.根据权利要求1所述的力传感器组件，其特征在于：上述第一附属构件的上述固定部具有与上述传感器安装部平行地延伸的平行部和连接上述传感器安装部的一端与上述平行部的一端的连接部，

上述第二附属构件的上述固定部具有与上述偏压力赋予部平行地延伸的平行部和连接上述偏压力赋予部的一端与上述平行部的一端的连接部；

按上述传感器安装部与上述偏压力赋予部相向、上述第一附属构件的上述连接部与上述第二附属构件的上述连接部平行地排列的方式组合上述第一及第二附属构件；

在上述第一附属构件的上述传感器安装部与上述第二附属构件的上述平行部之间配置上述偏压力赋予单元。

4.根据权利要求2或3所述的力传感器组件，其特征在于：上述偏压力赋予单元由弹性构件构成。

5.根据权利要求1所述的力传感器组件，其特征在于：上述追加偏压力赋予单元由弹性构件构成。