CN117460936A

CN117460936A - 载荷传感器

Info

Publication number: CN117460936A
Application number: CN202280041292.6A
Authority: CN
Inventors: 松村洋大; 松本玄; 浦上进; 森浦祐太; 滨野敬史; 古屋博之
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2021-07-09
Filing date: 2022-03-24
Publication date: 2024-01-26
Also published as: WO2023281852A1; US20240142319A1; JPWO2023281852A1

Abstract

载荷传感器(1)具备：导电弹性体(12、22)；线状的导电构件，配置为与导电弹性体(12、22)交叉；和电介质，配置在导电弹性体(12、22)与导电构件之间，导电构件的长度方向上的导电弹性体(12、22)的宽度变化，使得经由电介质的导电弹性体与导电构件之间的接触面积和载荷的关系接近于线性。

Description

载荷传感器

技术领域

本发明涉及基于静电电容的变化来检测从外部赋予的载荷的载荷传感器。

背景技术

载荷传感器在产业设备、机器人以及车辆等领域中被广泛利用。近年来，与由计算机实现的控制技术的发展以及外观设计性的提高一起，推进了人型的机器人以及汽车的内装品等那样的多彩地使用自由曲面的电子设备的开发。与其匹配地要求在各自由曲面安装高性能的载荷传感器。

以下的专利文献1中记载了具备由片状的导电性橡胶构成的第1导电构件、被第1导电构件和基材夹着的线状的第2导电构件、和形成为覆盖第2导电构件的电介质的感压元件(载荷传感器)。在该结构中，随着载荷的增加，第1导电构件与电介质之间的接触面积增加，随之第1导电构件与第2导电构件之间的静电电容增加。能够通过检测第1导电构件与第2导电构件之间的静电电容的值来检测赋予到感压元件的载荷。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2018/096901号

发明内容

发明要解决的课题

在上述结构中，第2导电构件为圆柱形状，因而第1导电构件与电介质之间的接触面积不随着载荷的增加而线性地变化。因此，难以根据第1导电构件与第2导电构件之间的静电电容值，简易且顺利地检测赋予到感压元件的载荷。

鉴于这样的课题，本发明的目的在于，提供能够简易且顺利地检测赋予的载荷的载荷传感器。

用于解决课题的手段

本发明的主要的方式涉及的载荷传感器具备：导电弹性体；线状的导电构件，配置为与所述导电弹性体交叉；和电介质，配置在所述导电弹性体与所述导电构件之间。所述导电构件的长度方向上的所述导电弹性体的宽度变化，使得经由所述电介质的所述导电弹性体与所述导电构件之间的接触面积和载荷的关系接近于线性。

根据本方式涉及的载荷传感器，通过导电弹性体的宽度的变化，从而导电弹性体与导电构件之间的接触面积和载荷的关系接近于线性，因而载荷与静电电容的关系也接近于线性。由此，能够通过检测导电弹性体与导电构件之间的静电电容来简易且顺利地检测赋予的载荷。

发明效果

如以上那样，根据本发明，能够提供能简易且顺利地检测赋予的载荷的载荷传感器。

本发明的效果和意义将通过以下示出的实施方式的说明变得更加清楚。不过，以下示出的实施方式终究只是将本发明实施化时的一个例示，本发明不受以下的实施方式中记载的内容的任何限制。

附图说明

图1的(a)是示意性地示出实施方式涉及的下侧的片状构件以及设置在下侧的片状构件的对置面的导电弹性体的立体图。图1的(b)是示意性地示出实施方式涉及的在图1的(a)的构造体设置有导体线以及丝线的状态的立体图。

图2的(a)是示意性地示出实施方式涉及的上侧的片状构件以及设置在上侧的片状构件的对置面的导电弹性体的立体图。图2的(b)是示意性地示出实施方式涉及的在图1的(b)的构造体设置有图2的(a)的构造体的状态的立体图。

图3的(a)、(b)分别是示意性地示出实施方式涉及的传感器部的剖面的图。

图4是示意性地示出实施方式涉及的载荷传感器的内部的结构的俯视图。

图5的(a)是示意性地示出实施方式涉及的导体线与导电弹性体的接触部分的剖视图。图5的(b)是示意性地示出比较例涉及的导体线与导电弹性体的交叉位置附近的结构的俯视图。

图6的(a)是示出比较例涉及的接触部分的圆弧的长度与载荷的关系的曲线图。图6的(b)是示意性地示出实施方式涉及的导体线与导电弹性体的交叉位置附近的结构的俯视图。

图7是示意性地示出实施方式的验证涉及的仿真的条件的图。

图8是示出实施方式的验证涉及的使常数α变化时的载荷与接触面积的关系的曲线图。

图9的(a)～(d)分别是示出实施方式的验证涉及的导电弹性体的俯视下的形状的图。

图10示意性地示出实施方式的验证涉及的仿真的条件。

图11是示出实施方式的验证涉及的使宽度β变化时的载荷与接触面积的关系的曲线图。

图12的(a)～(d)分别是示出实施方式的验证涉及的导电弹性体的俯视下的形状的图。

图13是用于对实施方式的验证涉及的变化率进行说明的示意图。

图14的(a)是示出实施方式的验证涉及的使变化率随着常数α的变化而变化时的载荷与接触面积的关系的曲线图。图14的(b)是示出实施方式的验证涉及的图14的(a)的各曲线的近似直线的曲线图。

图15是用于对实施方式涉及的缺口为对称的形状的效果进行说明的示意图。

图16的(a)、(b)分别是示意性地示出变更例涉及的导体线与导电弹性体的交叉位置附近的结构的俯视图。

图17的(a)、(b)分别是示意性地示出变更例涉及的导体线与导电弹性体的交叉位置附近的结构的俯视图。

图18的(a)、(b)分别是示意性地示出变更例涉及的导体线与导电弹性体的交叉位置附近的结构的俯视图。

图19的(a)、(b)分别是示意性地示出变更例涉及的传感器部的剖面的图。

不过，附图主要用于说明，不对本发明的范围进行限定。

具体实施方式

本发明涉及的载荷传感器能够应用于根据赋予的载荷进行处理的管理***、电子设备的载荷传感器。

作为管理***，例如能举出库存管理***、驾驶监测***、指导管理***、安全管理***、看护/育儿管理***等。

在库存管理***中，例如通过设置在库存架的载荷传感器来检测装载的库存的载荷，检测存在于库存架的商品的种类和商品的数目。由此，在店铺、工厂、仓库等中，能够高效地管理库存，并且能够实现节省人力化。此外，通过设置在冰箱内的载荷传感器来检测冰箱内的食品的载荷，检测冰箱内的食品的种类和食品的数目、量。由此，能够自动地对使用冰箱内的食品的菜谱提出建议。

在驾驶监测***中，例如通过设置在操舵装置的载荷传感器来监测驾驶员相对于操舵装置的载荷分布(例如，把持力、把持位置、踏力)。此外，通过设置在车载座椅的载荷传感器来监测着座状态下的驾驶员相对于车载座椅的载荷分布(例如，重心位置)。由此，能够反馈驾驶员的驾驶状态(睡意、心理状态等)。

在指导管理***中，例如通过设置在鞋子的底部的载荷传感器来监测脚掌的载荷分布。由此，能够矫正或引导至适宜的步行状态、跑步状态。

在安全管理***中，例如通过设置在地板的载荷传感器，在人通过时检测载荷分布，检测体重、步幅、通过速度以及鞋底图案等。由此，能够通过将这些检测信息与数据对照来确定通过的人物。

在看护/育儿管理***中，例如通过设置在寝具、坐便器的载荷传感器来监测人体相对于寝具以及坐便器的载荷分布。由此，能够推定人将要在寝具、坐便器的位置采取什么样的行动，防止摔倒、摔落。

作为电子设备，例如能举出车载设备(车载导航/***、音响设备等)、家电设备(电热水壶、IH烹饪加热器等)、智能手机、电子纸、电子书阅读器、PC键盘、游戏控制器、智能手表、无线耳机、触摸屏、电子笔、笔灯、发光衣服、乐器等。在电子设备中，在接受来自用户的输入的输入部设置载荷传感器。

以下的实施方式中的载荷传感器是在如上述那样的管理***、电子设备的载荷传感器中典型地设置的静电电容型载荷传感器。这样的载荷传感器有时也称为“静电电容型感压传感器元件”、“电容性压力检测传感器元件”、“感压开关元件”等。此外，以下的实施方式中的载荷传感器与检测电路连接，由载荷传感器以及检测电路构成载荷检测装置。以下的实施方式是本发明的一实施方式，本发明不受以下的实施方式的任何限制。

以下，参照图对本发明的实施方式进行说明。为了方便起见，在各图中标记了相互正交的X、Y、Z轴。Z轴方向是载荷传感器1的高度方向。

图1的(a)是示意性地示出片状构件11和设置在片状构件11的对置面11a(Z轴正侧的面)的导电弹性体12的立体图。

片状构件11是具有弹性的绝缘性的构件，具有与X-Y平面平行的平板形状。片状构件11的Z轴方向的厚度例如是0.01mm～2mm。

片状构件11由具有非导电性的树脂材料或具有非导电性的橡胶材料构成。片状构件11所使用的树脂材料例如是从由苯乙烯系树脂、硅酮系树脂(例如，聚二甲基聚硅氧烷(PDMS)等)、丙烯酸系树脂、轮烷系树脂以及氨基甲酸酯系树脂等构成的组中选择的至少1种树脂材料。片状构件11所使用的橡胶材料例如是从由硅酮橡胶、异戊二烯橡胶、丁二烯橡胶、丁苯橡胶、氯丁二烯橡胶、丁腈橡胶、聚异丁烯、乙丙橡胶、氯磺化聚乙烯、丙烯酸橡胶、氟橡胶、环氧氯丙烷橡胶、氨基甲酸酯橡胶以及天然橡胶等构成的组中选择的至少1种橡胶材料。

导电弹性体12形成在片状构件11的对置面11a(Z轴正侧的面)。在图1的(a)中，在片状构件11的对置面11a形成有3个导电弹性体12。导电弹性体12是具有弹性的导电性的构件。各导电弹性体12具有沿Y轴方向较长的带状的形状，沿X轴方向空出给定的间隔排列而形成。在各导电弹性体12的Y轴负侧的端部设置与导电弹性体12电连接的线缆C1。

在导电弹性体12，从X轴正侧的端部以及X轴负侧的端部朝向内侧形成有多个缺口12a。缺口12a被设置在后述的导体线13(参照图1的(b))所穿过的位置。

通过对片状构件11的对置面11a实施丝网印刷、凹版印刷、柔性版印刷、胶印印刷以及凹版胶印印刷等印刷工艺而形成导电弹性体12。通过这些印刷工艺，能够在片状构件11的对置面11a以0.001mm～0.5mm程度的厚度形成导电弹性体12。

导电弹性体12由树脂材料和分散在其中的导电性填料、或橡胶材料和分散在其中的导电性填料构成。

导电弹性体12所使用的树脂材料与上述的片状构件11所使用的树脂材料同样地例如是从由苯乙烯系树脂、硅酮系树脂(聚二甲基聚硅氧烷(例如，PDMS)等)、丙烯酸系树脂、轮烷系树脂以及氨基甲酸酯系树脂等构成的组中选择的至少1种树脂材料。导电弹性体12所使用的橡胶材料与上述的片状构件11所使用的橡胶材料同样地例如是从由硅酮橡胶、异戊二烯橡胶、丁二烯橡胶、丁苯橡胶、氯丁二烯橡胶、丁腈橡胶、聚异丁烯、乙丙橡胶、氯磺化聚乙烯、丙烯酸橡胶、氟橡胶、环氧氯丙烷橡胶、氨基甲酸酯橡胶以及天然橡胶等构成的组中选择的至少1种橡胶材料。

导电弹性体12所使用的导电性填料例如是从由Au(金)、Ag(银)、Cu(铜)、C(碳)、ZnO(氧化锌)、In₂O₃(氧化铟(III))以及SnO₂(氧化锡(IV))等金属材料、PEDOT：PSS(即，由聚(3，4-亚乙基二氧噻吩)(PEDOT)和聚苯乙烯磺酸(PSS)构成的复合物)等导电性高分子材料、金属涂敷有机物纤维、金属线(纤维状态)等导电性纤维构成的组中选择的至少1种材料。

图1的(b)是示意性地示出在图1的(a)的构造体配置有导体线13以及丝线14的状态的立体图。

导体线13具有线形状，沿X轴方向延伸。导体线13在片状构件11的X轴正侧的端部附近被折弯。折弯后的导体线13(以下，称为“一对导体线13”)由在Y轴正侧沿X轴方向延伸的导体线13和在Y轴负侧沿X轴方向延伸的导体线13构成，这2根导体线13空出给定的间隔配置。一对导体线13空出给定的间隔而沿Y轴方向排列配置。在图1的(b)所示的例子中，配置有3组的一对导体线13。导体线13包括线状的导电构件和形成在该导电构件的表面的电介质。对于导体线13的结构，进一步参照图3的(a)、(b)来进行说明。

如图1的(b)那样将一对导体线13配置多个之后，各组的一对导体线13通过丝线14设置于片状构件11。在图1的(b)所示的例子中，12个丝线14在导电弹性体12和导体线13重叠的位置以外的位置处将一对导体线13与片状构件11连接。丝线14由化学纤维、天然纤维、或它们的混合纤维等构成。

图2的(a)是示意性地示出片状构件21和设置在片状构件21的对置面21a(Z轴负侧的面)的导电弹性体22的立体图。

片状构件21在俯视下具有与片状构件11相同的大小以及形状，由与片状构件11相同的材料构成。片状构件21的Z轴方向的厚度例如是0.01mm～2mm。

导电弹性体22沿Y轴方向延伸，并沿X轴方向空出给定的间隔而排列地形成。导电弹性体22在片状构件21的对置面21a中，形成在与片状构件11的导电弹性体12对置的位置。导电弹性体22在俯视下具有与导电弹性体12相同的大小以及形状，由与导电弹性体12相同的材料构成。导电弹性体2与导电弹性体12同样地通过给定的印刷工艺形成在片状构件21的对置面21a。在各导电弹性体22的Y轴负侧的端部设置与导电弹性体22电连接的线缆C2。

在导电弹性体22，也从X轴正侧的端部以及X轴负侧的端部朝向内侧形成有多个缺口22a。在俯视下，导电弹性体12的缺口12a和导电弹性体22的缺口22a是相互相同的形状。若载荷传感器1被组装，则在俯视下缺口12a和缺口22a在相同的位置重叠。

图2的(b)是示意性地示出在图1的(b)的构造体设置有图2的(a)的构造体的状态的立体图。

从图1的(b)所示的构造体的上方(Z轴正侧)配置图2的(a)所示的构造体。此时，关于片状构件11和片状构件21，对置面11a和对置面21a配置为面向彼此，导电弹性体12和导电弹性体22配置为重叠。而且，片状构件21的外周四条边相对于片状构件11的外周四条边通过硅酮橡胶系粘接剂、丝线等连接，由此片状构件11和片状构件21被固定。由此，导体线13被导电弹性体12和导电弹性体22夹着。如此，如图2的(b)所示，载荷传感器1完成。

在此，在载荷传感器1形成俯视下排列成矩阵状的多个传感器部A。在上述的载荷传感器1中，形成有沿X轴方向以及Y轴方向排列的合计9个传感器部A。1个传感器部A被定位于沿Z轴方向排列的导电弹性体12、22与一对导体线13的交点。1个传感器部A包括该交点附近的导电弹性体12、22、一对导体线13和片状构件11、21。载荷传感器1被设置在给定的设置面，若向构成传感器部A的片状构件21的上表面21b(Z轴正侧的面)赋予载荷，则导电弹性体12、22与一对导体线13内的导电构件之间的静电电容变化，基于该静电电容来检测载荷。

图3的(a)、(b)是示意性地示出在传感器部A的X轴方向的中央位置用与Y-Z平面平行的面切断时的传感器部A的剖面的图。图3的(a)示出了未施加载荷的状态，图3的(b)示出了施加了载荷的状态。

如图3的(a)、(b)所示，导体线13由导电构件13a和形成在导电构件13a的电介质13b构成。导电构件13a是具有线状的形状的线材，电介质13b覆盖导电构件13a的表面。在图3的(a)、(b)中，片状构件11的Z轴负侧的面被设置在设置面。

如图3的(a)所示，在未施加载荷的情况下，施加在导电弹性体12与导体线13之间的力、以及施加在导电弹性体22与导体线13之间的力大致为零。从该状态起，如图3的(b)所示，若针对与传感器部A对应的片状构件21的上表面21b向下方施加载荷，则由于导体线13而导电弹性体12、22以及片状构件11、21变形。

如图3的(b)所示，若施加载荷，则导体线13靠近导电弹性体12、22，使得被导电弹性体12、22包住，导体线13与导电弹性体12、22之间的接触面积增加。由此，导电构件13a与导电弹性体12之间的静电电容以及导电构件13a与导电弹性体22之间的静电电容变化。于是，通过检测与传感器部A所包括的一对导体线13有关的静电电容，能计算施加于传感器部A的载荷。

图4是示意性地示出载荷传感器1的内部的结构的俯视图。在图4中，为了方便起见，省略了丝线14的图示。

在载荷传感器1的测量区域设定有沿X轴方向以及Y轴方向排列的9个传感器部A。9个传感器部A对应于导电弹性体12、22与相邻的2个导体线13(一对导体线13)相交的9个位置。在图4中，在9个位置形成有静电电容根据载荷变化的9个传感器部A11、A12、A13、A21、A22、A23、A31、A32、A33。

在各传感器部，一对导体线13构成静电电容的一个极(例如阳极)，导电弹性体12、22构成静电电容的另一极(例如阴极)。即，一对导体线13内的导电构件13a(参照图3的(a)、(b))构成载荷传感器1的(静电电容型载荷传感器)的一个电极，导电弹性体12、22构成载荷传感器1的(静电电容型载荷传感器)的另一电极，一对导体线13内的电介质13b(参照图3的(a)、(b))与在载荷传感器1(静电电容型载荷传感器)中规定静电电容的电介质对应。

若相对于各传感器部沿Z轴方向施加载荷，则一对导体线13被导电弹性体12、22包入。由此，一对导体线13与导电弹性体12、22之间的接触面积变化，该一对导体线13的导电构件13a与该导电弹性体12、22之间的静电电容变化。

一对导体线13的X轴负侧的端部、以及线缆C1、C2的Y轴负侧的端部与针对载荷传感器1设置的检测电路连接。另外，一对导体线13内的导电构件13a在检测电路中相互连接，线缆C1、C2在检测电路中相互连接。

如图4所示，将从3组导电弹性体12、22引出的线缆C1、C2称为线L11、L12、L13，将3组的一对导体线13内的导电构件13a称为线L21、L22、L23。连接于线L11的导电弹性体12、22与线L21、L22、L23相交的位置分别是传感器部A11、A12、A13，连接于线L12的导电弹性体12、22与线L21、L22、L23相交的位置分别是传感器部A21、A22、A23，连接于线L13的导电弹性体12、22与线L21、L22、L23相交的位置分别是传感器部A31、A32、A33。

若对传感器部A11施加载荷，则在传感器部A11处一对导体线13的导电构件13a与导电弹性体12、22的接触面积增加。因此，能够通过检测线L11与线L21之间的静电电容来计算在传感器部A11处施加的载荷。同样，在其他传感器部处，也能够通过检测在该其他传感器部处相交的2个线间的静电电容来计算在该其他传感器部处施加的载荷。

顺带一提，在本实施方式中，如上述那样，导电弹性体12、22的X轴方向的宽度在Y轴方向的全长中不是固定的，而是由于在各导体线13交叉的位置设置有缺口12a、12b而根据缺口12a、12b的形状变化。在本实施方式中，通过如此使导电弹性体12、22的宽度变化，从而如以下说明的那样，导电弹性体12、22与导体线13之间的接触面积和载荷的关系接近于线性。

图5的(a)是示意性地示出在导电弹性体12、22的X轴方向的中央位置用与Y-Z平面平行的面切断时的导体线13与导电弹性体12、22的接触部分的剖视图。

如图5的(a)所示，在赋予了载荷的情况下，导体线13陷入导电弹性体12、22而被包住。此时，将沿X轴方向观察导体线13与导电弹性体12、22的接触部分的情况下的接触部分的圆弧的长度的全长设为x。在该情况下，上侧的接触部分的圆弧的长度以及下侧的接触部分的圆弧的长度分别是x/2。

图5的(b)是示意性地示出未在导电弹性体12、22设置缺口12a、22a的情况下(比较例)的导体线13与导电弹性体12、22的交叉位置附近的结构的俯视图。即，在比较例中，导电弹性体12、22的X轴方向的宽度固定为w1。在图5的(b)中用虚线示出了导体线13。导体线13与导电弹性体12、22的接触部分的圆弧的长度与图5的(a)的情况同样，分别为x/2，这些圆弧的长度的全长(合计)为x。

图6的(a)是示出比较例中的接触部分的圆弧的长度(x)与载荷的关系的曲线图(仿真结果)。

在图6的(a)中，横轴是接触部分的圆弧的长度x(mm)，纵轴是载荷f(x)(N/cm²)。在图6的(a)中，因为仿真的分辨率这样的关系而在曲线图中产生了细微的波动。实际的载荷与圆弧的长度x的关系由图6的(a)的点线所示的曲线图规定。如图6的(a)所示，载荷的值能够表示为函数f(x)。

在比较例中，导电弹性体12、22的形状为长方形，因而导体线13与导电弹性体12、22的接触面积S是对圆弧的长度x乘以固定的宽度w1的结果。因此，载荷f(x)与接触面积S的关系也不成为线性的关系。如此，在载荷f(x)与接触面积S的关系不为线性的情况下，载荷f(x)与由传感器部A检测出的静电电容的关系也不为线性，因而难以简易且顺利地检测赋予到载荷传感器1的载荷。

因此，发明者们认为，在任意的x中，若在载荷f(x)的增加程度与接触面积S的增加程度之间存在比例关系，则在载荷f(x)与接触面积S之间比例关系(线性)成立，在载荷f(x)与由传感器部A检测出的静电电容之间比例关系(线性)也成立。

即，若以下的关系成立，则在载荷与接触面积之间比例关系(线性)能成立。

dS/dx∝f’(x) (1)

在此，式(1)的左边的接触面积S的变化与导电弹性体12、22的X轴方向的宽度对应。因此，若将变量x沿导电弹性体12、22的长度方向展开，且用W(x)来表示导电弹性体12、22的宽度，则在以下的关系式(2)成立的情况下，在载荷f(x)与接触面积S之间，比例关系(线性)能成立。

W(x)＝α·f’(x) (2)

即，如图6的(b)所示，在导电弹性体12、22分别设置缺口12a、22a，基于上述式(2)，通过将导电弹性体12、22设定为宽度W(x)根据圆弧的长度x变化，能够在载荷f(x)与接触面积S之间使比例关系(线性)成立。在该情况下，缺口12a、22a的Y轴方向的宽度w2被设定成在赋予了检测范围的最大载荷的情况下导体线13与导电弹性体12、22接触的范围。宽度w2例如设定成导体线13的剖面的外周长度的1/2。

另外，用于在载荷与接触面积之间使比例关系(线性)成立的常数α可以根据导体线13的直径、导电弹性体12、22的弹性力、导电弹性体12、22的宽度w1等而改变。

接下来，发明者们通过仿真验证了常数α的大小和载荷f(x)与接触面积S之间的线性的关系。

图7是示意性地示出仿真的条件的图。

如图7所示，发明者们作为仿真的结构而设想了与图3的(a)、(b)的结构同样的1个传感器部A。将片状构件11的下表面设置在基台101的上表面。在片状构件21的上表面21b设置有按压件102。将片状构件11、21的厚度d1设为1mm。将导电弹性体12、22的厚度d2设为0.03mm。将导体线13的外周直径d3设为0.3mm。将2个导体线13的中心间距离d4设为5mm。将片状构件11、21的弹性模量设为3MPa。将导电弹性体12、22的弹性模量设为3MPa。

图8是示出使常数α变化时的载荷与接触面积的关系的曲线图。

在图8的曲线图中，横轴表示载荷(N/cm²)，纵轴表示通过最大的载荷的值(6.464)下的接触面积的值将接触面积归一化后的值。在此的接触面积是1个导体线13与导电弹性体12、22分别接触的面积的和。

如图8所示，在导电弹性体12、22为固定宽度的情况下，即在如图5的(b)所示的比较例那样未在导电弹性体12、22设置缺口12a、22a的情况下，载荷与接触面积的关系成为曲率最大的曲线状。此外，常数α越小，则载荷与接触面积的关系越成为直线状。若将常数α的值为0.6的情况下的曲线图近似成直线，则在将横轴设为x且将纵轴设为y的情况下，近似直线的式子成为y＝0.1528x+0.1187。此时决定系数R²的值成为0.95。

根据该验证结果得知，常数α越小，则载荷与接触面积的关系越接近于线性。因此，可以说为了使载荷与接触面积的关系接近于线性，优选将常数α设定得尽量小。然而，另一方面，常数α越小，则赋予了相同载荷时的导体线13与导电弹性体12、22的接触面积越小。

图9的(a)～(d)是示出导电弹性体12、22的俯视下的形状的图。

在图9的(a)～(d)中，横轴表示将导体线13的Y轴方向上的中央位置设为0的情况下的距离(mm)，纵轴表示将导电弹性体12、22的X轴方向(宽度方向)上的中央位置设为0时的距离(mm)。图9的(a)～(d)分别示出了常数α为0.10、0.20、0.60以及1.00的情况下的导电弹性体12、22的形状。

如图9的(a)～(d)所示，常数α越小，则缺口12a、22a的横向(Y轴方向)的宽度越宽，导电弹性体12、22的纵向(X轴方向)的宽度越窄。因此，常数α越小，则与载荷的变化相应的静电电容的变化越小，载荷的检测的灵敏度越下降。此外，常数α越小，则导电弹性体12、22的X轴方向的宽度越窄，因而导电弹性体12、22的电阻值越大。

如此，在使常数α减少的情况下，在载荷与接触面积的关系的线性的改善与载荷的检测灵敏度的下降以及导电弹性体12、22的电阻值的上升之间，有折衷的关系。由此，常数α优选考虑这样的折衷的关系而设定。

在图8所示的仿真结果中，在常数α为0.6的情况下，决定系数R²为0.95，能够比较良好地确保载荷与接触面积之间的直线性。由此，常数α可以考虑上述折衷的关系而设定在大于0且为0.6以下的范围内。

另外，在上述验证中，如图6的(b)所示，设想导体线13的配置位置处的导电弹性体12、22的X轴方向的宽度为0。然而，在通过印刷工艺来形成导电弹性体12、22的情况下，不能将导电弹性体12、22的宽度设定为0，需要设定为至少1μm以上。

因此，发明者们通过仿真对使导体线13的配置位置处的导电弹性体12、22的宽度变化了的情况下的载荷与接触面积的关系进行了验证。

图10是示意性地示出该仿真的条件的图。

如图10所示，将导体线13和导电弹性体12、22所交叉的位置处的导电弹性体12、22的X轴方向的宽度设为β。宽度β的中间位置与宽度w1的中间位置一致。在宽度β的位置设定了与Y轴方向平行的直线部31。从宽度w2的两端以常数α的斜率到达直线部31而设定了曲线部32。由1个直线部31和其两侧的曲线部32构成了缺口12a、22a。缺口12a、22a设为沿与导体线13的长度方向垂直的方向(Y轴方向)对称且沿导体线13的长度方向(X轴方向)对称的形状。缺口12a、22a的Y轴方向上的对称轴设定在导体线13的Y轴方向的中间位置。

在仿真中，将常数α的值固定为0.6，使宽度β变化。对载荷与接触面积的关系如何根据宽度β变化进行了验证。

图11是示出使宽度β变化时的载荷与接触面积的关系的曲线图。

在图11的曲线图中也是，横轴表示载荷(N/cm²)，纵轴表示通过最大的载荷的值(6.464)下的接触面积的值将接触面积归一化后的值。

如图11所示，在导电弹性体12、22为固定宽度的情况下，即在如图5的(b)所示的比较例那样未在导电弹性体12、22设置缺口12a、22a的情况下，载荷与接触面积的关系成为曲率最大的曲线状。此外，宽度β越小，则载荷与接触面积的关系越成为直线状。若将宽度β的值为0.5的情况下的曲线图近似成直线，则在以横轴为x且以纵轴为y的情况下，近似直线的式子成为y＝0.1415x+0.1538。此时决定系数R²的值成为0.9711。

根据该验证结果得知，宽度β越小，则载荷与接触面积的关系越接近于线性。由此，可以说为了使载荷与接触面积的关系接近线，优选将宽度β设定得尽量小。然而，另一方面，宽度β越小，则赋予了相同载荷时的导体线13与导电弹性体12、22的接触面积越小。

图12的(a)～(d)是示出导电弹性体12、22的俯视下的形状的图。图12的(a)～(d)分别表示宽度β为0、0.1×w1、0.5×w1以及0.8×w1的情况下的导电弹性体12、22的形状。

如图12的(a)～(d)所示，宽度β越小，则导电弹性体12、22的纵方向(X轴方向)的宽度越窄。因此，与载荷的变化相应的静电电容的变化越小，载荷的检测的灵敏度越下降。此外，宽度β越小，则导电弹性体12、22的X轴方向的宽度越窄，因而导电弹性体12、22的电阻值越大。进一步地，若宽度β变小，则纵向(X轴方向)的宽度为固定的范围变得越窄，因而难以将导体线13定位在该范围内。进一步地，如上述那样，对于宽度β的减少，有印刷工艺上的限制。

如此，在使宽度β减少的情况下，在载荷与接触面积的关系的线性的改善与载荷的检测灵敏度的下降以及导电弹性体12、22的电阻值的上升等之间有折衷的关系。由此，宽度β优选考虑这样的折衷的关系而设定。

在图11所示的仿真结果中，在宽度β为0.5×w1的情况下，决定系数R²为0.95，能够比较良好地确保载荷与接触面积之间的直线性。由此，宽度β可以考虑上述折衷的关系而设定在大于1μm以上且为导电弹性体12、22的宽度w1的0.5倍以下的范围内。

接下来，发明者们对将宽度β的值固定为0且使常数α变化时的由缺口12a、22a引起的导电弹性体12、22的面积的优选的变化率进行了验证。

在此，如图13所示，变化率设为相对于由宽度w1和宽度w2在导电弹性体12、22中规定的矩形的区域R0的总面积的、该区域R0所包括的缺口12a、22a的总面积的比率。

图14的(a)是示出使上述变化率随着常数α的变化而变化时的载荷与接触面积的关系的曲线图。图14的(b)是示出图14的(a)的各曲线的近似直线的曲线图。

在图14的(a)、(b)的曲线图中，横轴表示载荷(N/cm²)，纵轴表示接触面积(mm²)。

变化率0％表示导电弹性体12、22的宽度固定为w1的情况，即如图5的(b)所示的比较例那样未设置缺口12a、22a的情况。变化率0％、15％、20％、30％、51％、72％的决定系数R²分别是0.9145、0.9383、0.95、0.97、0.9962、0.9999。

如图14的(a)、(b)所示，变化率越大则载荷与接触面积的关系越接近直线，基于近似曲线的决定系数R²越接近1。然而，如参照图9的(a)～(d)说明的那样，若缺口12a、22a所占据的面积变大，变化率变大，则会导致载荷的检测灵敏度的下降以及导电弹性体12、22的电阻值的上升。由此，变化率优选考虑这样的折衷的关系而设定。

根据图14的(a)、(b)所示的仿真结果，在变化率为20％的情况下，决定系数R²为0.95，能够比较良好地确保载荷与接触面积之间的直线性。由此，变化率可以考虑上述折衷的关系而设定在20％以上的范围内。

接下来，对缺口12a、22a为对称的形状的效果进行说明。

图15与图10同样是本实施方式中的缺口12a、22a的结构的例示图。

在图15中，初始接触区域R1是在无载荷状态下导体线13和导电弹性体12、22接触的区域。换言之，初始接触区域R1是穿过导体线13的Y轴方向的中央位置且沿X轴方向延伸的线状的区域。中心O1是初始接触区域R1的中心。换言之，中心O1是导体线13与导电弹性体12、22的交叉位置的中央。

在本实施方式中，在初始接触区域R1的两侧形成有缺口12a、22a，使得导电弹性体12、22的X轴方向的宽度变化。由此，能够使接触面积随着载荷高效地变化，因而易于使载荷与接触面积的关系容易地接近于线性。

此外，在本实施方式中，缺口12a、22a设置为相对于初始接触区域R1而沿Y轴方向对称。由此，在图15中，即便载荷的重心从中心O1沿Y轴正方向或Y轴负方向移位，导体线13与导电弹性体12、22的接触面积也几乎相同。由此，能够抑制沿Y轴方向产生了偏载荷的情况下的检测载荷的偏差。除此以外，缺口12a、22a设置为相对于初始接触区域R1沿X轴方向对称，因而同样地即便沿X轴方向产生偏载荷，导体线13与导电弹性体12、22的接触面积也几乎相同。由此，能够抑制沿X轴方向产生了偏载荷的情况下的检测载荷的偏差。

如此，在本实施方式中，由于缺口12a、22a设置为相对于初始接触区域R1而沿Y轴方向对称并且沿X轴方向对称，因而即便相对于中心O1而沿Y轴方向以及X轴方向产生了偏载荷，也能够抑制检测载荷的偏差。在本实施方式中，由于缺口12a、22a是相对于中心O1对称的形状，因而能够抑制载荷的检测由于与X-Y平面平行的方向上的偏载荷而产生偏差。

<实施方式的效果>

根据实施方式，能实现以下的效果。

导电构件13a的长度方向上的导电弹性体12、22的宽度变化，使得经由电介质13b的导电弹性体12、22与导电构件13a之间的接触面积和载荷的关系接近于线性。根据该结构，如参照图8说明的那样，通过导电弹性体12、22的宽度的变化，从而导电弹性体12、22与导电构件13a之间的接触面积和载荷的关系接近于线性，因而载荷与静电电容的关系也接近于线性。由此，能够通过检测导电弹性体12、22与导电构件13a之间的静电电容来简易且顺利地检测赋予的载荷。

在由函数f(x)表示将经由电介质13b的导电弹性体12、22与导电构件13a之间的接触部分沿导电构件13a的周向的长度设为x时的载荷的大小的情况下，如上述式(2)所示，接触部分处的导电弹性体12、22的宽度W(x)被调整为与作为函数f(x)的微分函数的f’(x)成比例。根据该结构，能够使导电弹性体12、22与导电构件13a之间的接触面积和载荷的关系进一步接近于线性。由此，能够通过导电弹性体12、22与导电构件13a之间的静电电容的检测，进一步高精度地检测赋予的载荷。

与导电弹性体12、22的X轴方向的宽度固定的情况相比，赋予了检测范围的最大载荷的情况下的接触面积减少了20％以上。如参照图14的(a)、(b)说明的那样，为了使导电弹性体12、22与导电构件13a之间的接触面积和载荷的关系进一步接近于线性，需要使导电弹性体12、22的宽度变化，使得与宽度固定的情况相比赋予了检测范围的最大载荷的情况下的接触面积减少20％以上。因此，如此，通过使导电弹性体12、22的宽度变化，使得与宽度固定的情况相比赋予了检测范围的最大载荷的情况下的接触面积减少20％以上，从而能够使接触面积和载荷的关系进一步接近于线性，能够进一步高精度地检测赋予的载荷。

通过省略X轴方向的宽度固定的导电弹性体12、22的一部分，从而导电弹性体12、22的宽度变化。具体地，在宽度固定的导电弹性体12的宽度方向(X轴方向)的端部设置缺口12a，在宽度固定的导电弹性体22的宽度方向(X轴方向)的端部设置缺口22a，从而导电弹性体12、22的宽度变化。由此，能够使导电构件13a的长度方向上的导电弹性体12、22的宽度容易地变化成希望的状态。

如图15所示，通过缺口12a、22a，在初始接触区域R1的两侧设置有用于使导电弹性体12、22的X轴方向的宽度变化的形状变化。由此，能够使接触面积随着载荷高效地变化，能够使载荷与接触面积的关系容易地接近于线性。由此，能够进一步高精度地检测赋予的载荷。

如图15所示，用于使导电弹性体12、22的X轴方向的宽度变化的形状变化被设置为相对于初始接触区域R1而沿与导电构件13a的长度方向垂直的方向(Y轴方向)对称。由此，即便载荷的重心从中心O1沿Y轴正方向或Y轴负方向移位，导体线13与导电弹性体12、22的接触面积也几乎相同。由此，能够抑制沿Y轴方向产生了偏载荷的情况下的检测载荷的偏差。

如图15所示，用于使导电弹性体12、22的X轴方向的宽度变化的形状变化被设置为相对于初始接触区域R1的中心O1而沿导电构件13a的长度方向(X轴方向)对称。由此，即便载荷的重心从中心O1沿X轴正方向或X轴负方向移位，导体线13与导电弹性体12、22的接触面积也几乎相同。由此，能够抑制沿X轴方向产生了偏载荷的情况下的检测载荷的偏差。

<导电弹性体的形状的变更例>

在上述实施方式中，如图15所示，作为用于使导电弹性体12、22的X轴方向的宽度变化的形状，在导电弹性体12、22的X轴方向的端部设置有缺口12a、22a。然而，用于使导电弹性体12、22的X轴方向的宽度变化的形状不限于上述，例如，也可以是图16的(a)～图18的(b)所示的形状。通过如图16的(a)～图18的(b)那样的结构，能够使导电构件13a的长度方向上的导电弹性体12、22的宽度容易地变化成希望的状态。

在图16的(a)所示的变更例中，仅在导电弹性体12、22的X轴正侧的端部设置有缺口12a、22a。在缺口12a、22a的X轴负侧的端部形成有沿Y轴方向延伸的直线部31，在直线部31的Y轴正侧以及Y轴负侧形成有曲线部32。与直线部31对应的导电弹性体12、22的X轴方向的宽度是上述的固定的宽度β。与曲线部32对应的导电弹性体12、22的X轴方向的宽度调整为基于上述的式(1)的函数W(x)变化。

在该情况下，也与上述实施方式同样，能够通过适当地设定常数α以及宽度β，使导电弹性体12、22与导电构件13a之间的接触面积和载荷的关系接近于线性，也能够使载荷与静电电容的关系接近于线性。

另外，在图16的(a)的变更例中，中心O1附近的导电弹性体12、22的形状沿Y轴方向对称。因此，即便载荷的重心从中心O1沿Y轴正方向或Y轴负方向移位，导体线13与导电弹性体12、22的接触面积也几乎相同。由此，能够抑制沿Y轴方向产生了偏载荷的情况下的检测载荷的偏差。

在图16的(b)所示的变更例中，在中心O1附近，在导电弹性体12的宽度方向(X轴方向)的内部设置有贯通导电弹性体12的开口12b，在中心O1附近，在导电弹性体22的宽度方向(X轴方向)的内部设置有贯通导电弹性体22的开口22b。开口12b、22b在俯视下处于相同的位置，并且是相同的形状。开口12b、22b的X轴正侧以及X轴负侧的端部形成有沿Y轴方向延伸的直线部31，在直线部31的Y轴正侧以及Y轴负侧形成有曲线部32。与直线部31对应的导电弹性体12、22的宽度是固定的值L31。L31×2的值是上述的固定的宽度β。与曲线部32的X轴正侧以及X轴负侧对应的导电弹性体12、22的宽度是L32。L32×2的值是上述的W(x)。

另外，在图16的(b)的变更例中，中心O1附近的导电弹性体12、22的形状相对于中心O1而沿X轴方向对称且沿Y轴方向对称，因而即便相对于中心O1而沿X轴方向以及Y轴方向产生了偏载荷，也能够抑制检测载荷的偏差。此外，由于中心O1附近的导电弹性体12、22的形状相对于中心O1对称，因而即便沿与X-Y平面平行的方向产生了偏载荷，也能够抑制检测载荷的偏差。

在图17的(a)所示的变更例中，在导电弹性体12、22的X轴负侧的端部设置有缺口12a、22a。此外，开口12b、22b以及开口12c、22c沿X轴方向排列设置。缺口12a以及开口12b、12c设置在导电弹性体12，缺口22a以及开口22b、22c设置在导电弹性体22。缺口12a、22a和开口12b、22b、12c、22c的Y轴方向的长度均为w2。在宽度w2的范围内，导电弹性体12、22的X轴方向的宽度为L41、L42、L43。L41+L42+L43的值是上述的W(x)。

另外，在图17的(a)的变更例中，中心O1附近的导电弹性体12、22的形状相对于中心O1而沿Y轴方向对称，因而即便相对于中心O1而沿Y轴方向产生了偏载荷，也能够抑制检测载荷的偏差。

在图17的(b)所示的变更例中，在导电弹性体12、22的X轴正侧以及X轴负侧的端部设置有开口12d、22d。开口12d是具有从导电弹性体12的Z轴正侧的面(导体线13所接触的面)沿Z轴负方向进一步变低的底面的凹部。开口22d是具有从导电弹性体22的Z轴负侧的面(导体线13所接触的面)沿Z轴正方向进一步变低的底面的凹部。开口12d、22d的底面不与导体线13相接。开口12d、22d的Y轴方向的长度均为w2。在宽度w2的范围内，导电弹性体12、22的X轴方向的宽度为上述的W(x)。

另外，在图17的(b)的变更例中，中心O1附近的导电弹性体12、22的形状相对于中心O1而沿X轴方向对称且沿Y轴方向对称，因而即便相对于中心01而沿X轴方向以及Y轴方向产生了偏载荷，也能够抑制检测载荷的偏差。此外，中心O1附近的导电弹性体12、22的形状相对于中心O1对称，因而即便沿与X-Y平面平行的方向产生了偏载荷，也能够抑制检测载荷的偏差。

在图18的(a)所示的变更例中，在导电弹性体12、22的X轴正侧以及X轴负侧的端部设置有缺口12a、22a。X轴正侧的缺口12a、22a在宽度w2的范围内处于偏向Y轴正侧的位置，X轴负侧的缺口12a、22a在宽度w2的范围内处于偏向Y轴负侧的位置。缺口12a和缺口22a具有相对于中心O1而点对称的形状。在宽度w2的范围内，导电弹性体12、22的X轴方向的宽度为上述的W(x)。

另外，在图18的(a)的变更例中，中心O1附近的导电弹性体12、22的形状相对于中心O1对称，因而即便沿与X-Y平面平行的方向产生了偏载荷，也能够抑制检测载荷的偏差。

在图18的(b)所示的变更例中，导体线13配置在从与导电弹性体12、22垂直相交的位置在X-Y平面内以中心O1为中心旋转后的位置。即，导体线13和导电弹性体12、22在俯视下以90°以外的角度交叉。与此相应地，导电弹性体12、22的缺口12a、22a也形成于在X-Y平面内同样地旋转后的位置。在导体线13的长度方向上，面对的2个直线部31的间隔为上述的固定的宽度β，沿导体线13的长度方向面对的2个曲线部32的间隔为上述的W(x)。

另外，在图18的(b)的变更例中，中心O1附近的导电弹性体12、22的形状相对于中心O1对称，因而即便沿与X-Y平面平行的方向产生了偏载荷，也能够抑制检测载荷的偏差。

<其他变更例>

载荷传感器1的结构除上述实施方式以及上述变更例中示出的结构以外，还能够进行各种变更。

例如，在上述实施方式中，设置在导电弹性体12的缺口12a和设置在导电弹性体22的缺口22a是相同的形状，设置为在俯视下重叠。然而，不限于此，缺口12a和缺口22a也可以是以相同的形状错开配置，也可以是相互不同的形状，也可以仅设置缺口12a、22a中的任一方。在上述变更例中，导电弹性体12的缺口以及开口和导电弹性体22的缺口以及开口也可以是以相同形状错开配置，也可以是相互不同的形状，也可以仅设置导电弹性体12、22中的任一方的缺口以及开口。

如此，在缺口以及开口的形状以及配置被变更的情况下，也与上述实施方式以及变更例同样，能设定导电弹性体12、22的宽度，使得经由电介质13b的导电构件13a与导电弹性体12、22之间的接触面积和载荷的关系接近于线性。由此，能够通过检测导电弹性体12、22与导电构件13a之间的静电电容来简易且顺利地检测赋予的载荷。

在上述实施方式中，在导电弹性体12、22设置了1组缺口(缺口12a、22a)，但不限于此，也可以沿Y轴方向排列设置2组以上的缺口。

在图16的(b)所示的变更例中，在导电弹性体12、22设置了1组贯通的开口(开口12b、22b)，但不限于此，也可以设置2组以上的贯通的开口。在该情况下，2组以上的贯通的开口既可以沿X轴方向排列，也可以沿Y轴方向排列。

在图17的(b)所示的变更例中，在导电弹性体12、22设置了1组凹形状的开口(开口12d、22d)，但凹形状的开口也可以设置在导电弹性体12、22的内部。此外，也可以在导电弹性体12、22设置2组以上的凹形状的开口。在该情况下，2组以上的凹形状的开口既可以沿X轴方向排列，也可以沿Y轴方向排列。

此外，在上述实施方式以及变更例中，在初始接触区域R1的(参照图15)的Y轴正侧以及Y轴负侧设置了用于使导电弹性体12、22的X轴方向的宽度变化的结构(缺口、开口)，但这样的结构也可以仅设置在初始接触区域R1的Y轴正侧以及Y轴负侧中的任一方。不过，根据该结构，在相对于初始接触区域R1而沿Y轴方向对称的位置赋予了载荷的情况下，检测出的载荷容易产生偏差。因此，为了抑制检测出的载荷的偏差，优选为如上述实施方式以及变更例那样，在初始接触区域R1的Y轴正侧以及Y轴负侧这两方设置用于使导电弹性体12、22的X轴方向的宽度变化的结构(缺口、开口)。

在上述实施方式中，一对导体线13在X轴正侧的端部连结，但也可以在X轴正侧的端部分离。即，也可以沿Y轴方向排列配置分开的导体线13。在该情况下，穿过1个传感器部A的2根导体线13在后级的布线或电路中相互连接。

在上述实施方式中，载荷传感器1具备3组的一对导体线13，但只要具备1组以上的一对导体线13即可。例如，载荷传感器1具备的一对导体线13也可以是1组。此外，载荷传感器1的传感器部A包括沿Y轴方向排列的2个导体线13，但只要包括1个以上的导体线13即可。例如，传感器部A包括的导体线13也可以是1个。在载荷传感器1的传感器部A包括沿Y轴方向排列的3个以上的导体线13的情况下，这些导体线13也可以在X轴方向的端部连结，也可以在后级的布线或电路中相互连接。

在上述实施方式中，载荷传感器1具备上下对置的3组的导电弹性体12、22，但只要具备至少1组导电弹性体12、22即可。例如，载荷传感器1具备的导电弹性体12、22的组也可以是1组。

在上述实施方式中，导电构件13a的剖面形状为圆形，但导电构件13a的剖面形状不限于圆形，也可以是椭圆、近似圆形等其他形状。此外，导电构件13a也可以由绞合了多个导电构件的绞线构成。在这些情况下，也与上述实施方式以及变更例同样，设定导电弹性体12、22的宽度，使得经由电介质13b的导电构件13a与导电弹性体12、22之间的接触面积和载荷的关系接近于线性。

在上述实施方式中，传感器部A包括上下对置的1组导电弹性体12、22，但也可以仅包括导电弹性体12、22中的任一方。即，也可以仅配置导电弹性体12、22中的任一方。

图19的(a)是示意性地示出仅配置导电弹性体12、22之中的导电弹性体12的变更例的结构的图。在该情况下，若对上侧的片状构件21的上表面21b赋予载荷，则导体线13被导电弹性体12包住，经由电介质13b，导电构件13a与导电弹性体12的接触面积变化。在该情况下，也与上述实施方式以及变更例同样，设定导电弹性体12的宽度，使得经由电介质13b的导电构件13a与导电弹性体12之间的接触面积和载荷的关系接近于线性。另外，在该情况下，上述式(1)、(2)中使用的变量x是沿X轴方向观察导体线13与导电弹性体12的接触部分的情况下的接触部分的圆弧的长度。

在上述实施方式中，电介质13b配置为覆盖导电构件13a，也可以取代该结构而将电介质配置在导电弹性体12、22的对置面。

图19的(b)是示意性地示出将电介质41、42分别配置在导电弹性体12、22的对置面的变更例的结构的图。在该情况下，若向传感器部A赋予载荷，则导电构件13a朝向导电弹性体12、22相对移动，导电构件13a与电介质41、42的接触面积变化。由此，导电弹性体12、22与导电构件13a的静电电容变化，因而能够检测各传感器部A的载荷。在该情况下，也与上述实施方式以及变更例同样，设定导电弹性体12、22的宽度，使得经由电介质41、42的导电构件13a与导电弹性体12、22之间的接触面积和载荷的关系接近于线性。另外，在该情况下，上述式(1)、(2)中使用的变量x是沿X轴方向观察导电构件13a与电介质41、42的接触部分的情况下的接触部分的圆弧的长度的全长。

除此以外，本发明的实施方式能够在专利请求的范围所示的技术思想的范围内适当地进行各种变更。

符号说明

1 载荷传感器

12、22 导电弹性体

12a、22a 缺口

12b、22b 开口

12c、22c 开口

12d、22d 开口

13a 导电构件

13b 电介质

41、42 电介质

C1 中心

R1 初始接触区域。

Claims

1.一种载荷传感器，具备：

导电弹性体；

线状的导电构件，配置为与所述导电弹性体交叉；和

电介质，配置在所述导电弹性体与所述导电构件之间，

所述导电构件的长度方向上的所述导电弹性体的宽度变化，使得经由所述电介质的所述导电弹性体与所述导电构件之间的接触面积和载荷的关系接近于线性。

2.根据权利要求1所述的载荷传感器，其特征在于，

在由函数f(x)表示将接触部分沿所述导电构件的周向的长度设为x时的载荷的大小的情况下，所述接触部分处的所述导电弹性体的所述宽度被调整为与作为函数f(x)的微分函数的f’(x)成比例，所述接触部分是经由所述电介质的所述导电弹性体与所述导电构件之间的接触部分。

3.根据权利要求1或2所述的载荷传感器，其特征在于，

与所述宽度固定的情况相比，赋予了检测范围的最大载荷的情况下的所述接触面积减少了20％以上。

4.根据权利要求1至3的任一项所述的载荷传感器，其特征在于，

通过省略所述宽度固定的所述导电弹性体的一部分，从而所述宽度变化。

5.根据权利要求4所述的载荷传感器，其特征在于，

通过在所述宽度固定的所述导电弹性体的宽度方向的端部设置缺口，从而所述宽度变化。

6.根据权利要求4或5所述的载荷传感器，其特征在于，

通过在所述宽度固定的所述导电弹性体的宽度方向的内部设置开口，从而所述宽度变化。

7.根据权利要求1至6的任一项所述的载荷传感器，其特征在于，

在无载荷状态下所述导电弹性体和所述导电构件经由所述电介质接触的初始接触区域的两侧，设置有用于使所述宽度变化的形状变化。

8.根据权利要求7所述的载荷传感器，其特征在于，

所述形状变化相对于所述初始接触区域而沿与所述导电构件的长度方向垂直的方向对称地设置。

9.根据权利要求7或8所述的载荷传感器，其特征在于，

所述形状变化相对于所述初始接触区域的中心而沿所述导电构件的长度方向对称地设置。

10.根据权利要求1至9的任一项所述的载荷传感器，其特征在于，

所述电介质形成在所述导电构件的外周。

11.根据权利要求1至10的任一项所述的载荷传感器，其特征在于，

所述导电弹性体具有沿一方向较长的形状，

沿所述导电弹性体的长度方向排列配置有多个所述导电构件。

12.根据权利要求1至11的任一项所述的载荷传感器，其特征在于，

沿着所述导电构件配置有多个所述导电弹性体。