JP3039286B2 - 荷重センサ - Google Patents
荷重センサInfo
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、2次元の座標入力を行
うポインティングデバイスに用いる荷重センサに関する
ものである。
うポインティングデバイスに用いる荷重センサに関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】近年、2次元の座標入力として、またパ
ーソナル・コンピュータ(以下、「パソコン」と記
す。)等のGUI(グラフィカル・ユーザー・インター
フェイス)の操作入力装置として、ポインティングデバ
イスが重要な入力として注目されている。パソコンの小
型・軽量化の流れからノートブックパソコンが広く使わ
れるようになってきて、このポインティングデバイスの
1つとして、「マウス」が広範に使用されている。しか
しながら、ノートブックパソコンは机の上だけでなく、
膝の上に置いたり、列車や飛行機などの座席等のマウス
を操作するための平面を確保できない場所での使用が多
くなり、マウスは使用上問題のあるポインティングデバ
イスになってきており、この課題を解決するために、荷
重センサを用いたポインティングデバイスが開発されて
いる。
ーソナル・コンピュータ(以下、「パソコン」と記
す。)等のGUI(グラフィカル・ユーザー・インター
フェイス)の操作入力装置として、ポインティングデバ
イスが重要な入力として注目されている。パソコンの小
型・軽量化の流れからノートブックパソコンが広く使わ
れるようになってきて、このポインティングデバイスの
1つとして、「マウス」が広範に使用されている。しか
しながら、ノートブックパソコンは机の上だけでなく、
膝の上に置いたり、列車や飛行機などの座席等のマウス
を操作するための平面を確保できない場所での使用が多
くなり、マウスは使用上問題のあるポインティングデバ
イスになってきており、この課題を解決するために、荷
重センサを用いたポインティングデバイスが開発されて
いる。
【0003】以下に、従来の荷重センサを用いたポイン
ティングデバイスについて説明する。図12は、従来の
荷重センサを用いたポインティングデバイスの斜視図で
ある。図12において、41は取付台である。42は取
付台41の中央部に一体に設けられた4角柱状の軸で、
上面は指で荷重を与える操作部43を有している。この
軸42の側面は、対向する面と対になるように貼り付け
られた二対の第1、第2の歪みゲージ44,44´,4
5,45´を有し、操作部43に加えられた力で、軸4
2と垂直な分力により軸42が変形し、この変形に応じ
て、第1、第2の歪みゲージ44,44´,45,45
´が収縮して、抵抗値が変化する。
ティングデバイスについて説明する。図12は、従来の
荷重センサを用いたポインティングデバイスの斜視図で
ある。図12において、41は取付台である。42は取
付台41の中央部に一体に設けられた4角柱状の軸で、
上面は指で荷重を与える操作部43を有している。この
軸42の側面は、対向する面と対になるように貼り付け
られた二対の第1、第2の歪みゲージ44,44´,4
5,45´を有し、操作部43に加えられた力で、軸4
2と垂直な分力により軸42が変形し、この変形に応じ
て、第1、第2の歪みゲージ44,44´,45,45
´が収縮して、抵抗値が変化する。
【0004】つまり、第1、第2の歪みゲージ44,4
4´,45,45´は軸42の中心軸と対称な1組を一
対としており、この二対の第1、第2の歪みゲージ4
4,44´,45,45´は90°の間隔に配設してい
るので、軸42の変形を2つの座標に分割することがで
きる。実際には、第1の歪みゲージ44,44´からな
る一対の歪みゲージの信号の差を取った信号を1座標軸
方向の信号とし、第2の歪みゲージ45,45´も同様
に差の信号を取り、他の座標軸の信号としている。
4´,45,45´は軸42の中心軸と対称な1組を一
対としており、この二対の第1、第2の歪みゲージ4
4,44´,45,45´は90°の間隔に配設してい
るので、軸42の変形を2つの座標に分割することがで
きる。実際には、第1の歪みゲージ44,44´からな
る一対の歪みゲージの信号の差を取った信号を1座標軸
方向の信号とし、第2の歪みゲージ45,45´も同様
に差の信号を取り、他の座標軸の信号としている。
【0005】2つの座標軸の上記信号により、指が操作
部43に与えた力の方向と大きさを検知して、CRT
(図示せず)上のポインタを動かす信号となる。
部43に与えた力の方向と大きさを検知して、CRT
(図示せず)上のポインタを動かす信号となる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の構成では、
軸42に第1、第2の歪みゲージ44,44´,45,
45´を接着しているので、接着する位置がずれると軸
42の上面の操作部43に加えられた力に対する感度が
変わりポインタの動く方向が変わるため、精度良く位置
決めしなければならないと共に、接着時に第1、第2の
歪みゲージ44,44´,45,45´を変形させない
ような接着方法を取る必要があるという課題を有してい
た。
軸42に第1、第2の歪みゲージ44,44´,45,
45´を接着しているので、接着する位置がずれると軸
42の上面の操作部43に加えられた力に対する感度が
変わりポインタの動く方向が変わるため、精度良く位置
決めしなければならないと共に、接着時に第1、第2の
歪みゲージ44,44´,45,45´を変形させない
ような接着方法を取る必要があるという課題を有してい
た。
【0007】さらに、軸42の対向する側面の第1、第
2の歪みゲージ44,44´,45,45´の抵抗値を
同一にしておく必要があると共に、選別して使用しなけ
ればならないため、コストアップになり、組立が複雑に
なるという課題を有していた。
2の歪みゲージ44,44´,45,45´の抵抗値を
同一にしておく必要があると共に、選別して使用しなけ
ればならないため、コストアップになり、組立が複雑に
なるという課題を有していた。
【0008】本発明は、上記従来の課題を解決するもの
で、低コストで量産性に優れた荷重センサを提供するこ
とを目的とするものである。
で、低コストで量産性に優れた荷重センサを提供するこ
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】上記従来の課題を解決す
るために本発明の荷重センサは、L字状またはT字状の
弾性板と、この弾性板上に設けられたガラスホーロー被
覆層と、前記弾性板の中央に連結された操作部と、前記
弾性板の中央部を回転可能で、かつ弾性板の平面と垂直
方向の動きは規制されるようにピポット支持部で支持す
るとともに、前記弾性板の周囲の2ヵ所を固定部で固定
した取付台と、前記ガラスホーロー被覆層上に厚膜印刷
により直接形成された2つの歪み感応抵抗体とを備えた
ものである。
るために本発明の荷重センサは、L字状またはT字状の
弾性板と、この弾性板上に設けられたガラスホーロー被
覆層と、前記弾性板の中央に連結された操作部と、前記
弾性板の中央部を回転可能で、かつ弾性板の平面と垂直
方向の動きは規制されるようにピポット支持部で支持す
るとともに、前記弾性板の周囲の2ヵ所を固定部で固定
した取付台と、前記ガラスホーロー被覆層上に厚膜印刷
により直接形成された2つの歪み感応抵抗体とを備えた
ものである。
【0010】
【作用】上記構成によれば、L字状またはT字状の弾性
板上に設けられたガラスホーロー被覆層上に厚膜印刷に
より2つの歪み感応抵抗体を直接形成するようにしてい
るため、従来の技術のような接着による位置ずれという
ことはなく、一括して精度良く歪み感応抵抗体を配置す
ることができ、これにより、抵抗値の相対精度も高いも
のが得られるとともに、トリミングも容易で抵抗値の高
精度化が可能となるものである。また弾性板上にガラス
ホーロー被覆層を設けたことにより、歪み感応抵抗体と
しては、高温処理が可能で高信頼性のメタルグレーズ抵
抗体を使うことができるものである。そしてまた弾性板
の周囲の2ヵ所を固定部で固定した取付台のピポット支
持部で、弾性板の中央部を回転可能で、かつ弾性板の平
面と 垂直方向の動きは規制されるように支持しているた
め、正確に水平荷重のみを検出することができ、その結
果、操作性の優れた荷重センサを得ることができるもの
である。
板上に設けられたガラスホーロー被覆層上に厚膜印刷に
より2つの歪み感応抵抗体を直接形成するようにしてい
るため、従来の技術のような接着による位置ずれという
ことはなく、一括して精度良く歪み感応抵抗体を配置す
ることができ、これにより、抵抗値の相対精度も高いも
のが得られるとともに、トリミングも容易で抵抗値の高
精度化が可能となるものである。また弾性板上にガラス
ホーロー被覆層を設けたことにより、歪み感応抵抗体と
しては、高温処理が可能で高信頼性のメタルグレーズ抵
抗体を使うことができるものである。そしてまた弾性板
の周囲の2ヵ所を固定部で固定した取付台のピポット支
持部で、弾性板の中央部を回転可能で、かつ弾性板の平
面と 垂直方向の動きは規制されるように支持しているた
め、正確に水平荷重のみを検出することができ、その結
果、操作性の優れた荷重センサを得ることができるもの
である。
【0011】
【実施例】(実施例1) 以下に、本発明の一実施例における荷重センサを用いた
ポインティングデバイスについて説明する。
ポインティングデバイスについて説明する。
【0012】図1は、本発明の一実施例における荷重セ
ンサを用いたポインティングデバイスの斜視図である。
図1において、1は弾性板で、圧電材料からなる基板、
ガラスまたは樹脂の電気絶縁材料を少なくとも一部分に
コーティングした金属板、ホーロー金属板、アルミナか
らなる基板、樹脂材料からなる基板または銅張積層板の
いずれからなるものである。2は弾性板1の略中央部に
この弾性板1と連結して設けられた操作部である。3は
取付台で、この取付台3は前記弾性板1の周囲4ヵ所の
端部を固定部4で固定しており、操作部2に指で力を加
えることにより、弾性板1が変形する構造になってい
る。前記弾性板1上の操作部2と固定部4との間には、
操作部2と対向する位置、つまり、弾性板1の同一表面
上に固定部4と操作部2とを結ぶ線の直交する対称位置
に抵抗値の等しい歪み感応抵抗体からなる第1、第2の
歪み抵抗検出素子5,5´,6,6´が設けられてい
る。
ンサを用いたポインティングデバイスの斜視図である。
図1において、1は弾性板で、圧電材料からなる基板、
ガラスまたは樹脂の電気絶縁材料を少なくとも一部分に
コーティングした金属板、ホーロー金属板、アルミナか
らなる基板、樹脂材料からなる基板または銅張積層板の
いずれからなるものである。2は弾性板1の略中央部に
この弾性板1と連結して設けられた操作部である。3は
取付台で、この取付台3は前記弾性板1の周囲4ヵ所の
端部を固定部4で固定しており、操作部2に指で力を加
えることにより、弾性板1が変形する構造になってい
る。前記弾性板1上の操作部2と固定部4との間には、
操作部2と対向する位置、つまり、弾性板1の同一表面
上に固定部4と操作部2とを結ぶ線の直交する対称位置
に抵抗値の等しい歪み感応抵抗体からなる第1、第2の
歪み抵抗検出素子5,5´,6,6´が設けられてい
る。
【0013】以上のように構成された本発明の一実施例
における荷重センサを用いたポインティングデバイスの
動作について、以下に説明する。
における荷重センサを用いたポインティングデバイスの
動作について、以下に説明する。
【0014】まず、操作部2を図1に示す弾性板1と平
行な「ア」の方向に力を加えた場合、弾性板1の第1の
歪み抵抗検出素子5の部分は凹面に、かつ第1の歪み抵
抗検出素子5´の部分は凸面に変形する。この変形によ
り、第1の歪み抵抗検出素子5の抵抗値は下がり、かつ
第1の歪み抵抗検出素子5´の抵抗値は上がる。この第
1の歪み抵抗検出素子5,5´からなる一対の抵抗値の
変化の差を演算することにより、抵抗値変化が2倍に拡
大され、加えられた力を検出することができる。
行な「ア」の方向に力を加えた場合、弾性板1の第1の
歪み抵抗検出素子5の部分は凹面に、かつ第1の歪み抵
抗検出素子5´の部分は凸面に変形する。この変形によ
り、第1の歪み抵抗検出素子5の抵抗値は下がり、かつ
第1の歪み抵抗検出素子5´の抵抗値は上がる。この第
1の歪み抵抗検出素子5,5´からなる一対の抵抗値の
変化の差を演算することにより、抵抗値変化が2倍に拡
大され、加えられた力を検出することができる。
【0015】一方、第2の歪み抵抗検出素子6,6´
は、同じ方向のねじり応力が加えられるだけで抵抗値変
化は起こらない。つまり、第1の歪み抵抗検出素子5,
5´上の座標軸方向のみの力が検出できる。
は、同じ方向のねじり応力が加えられるだけで抵抗値変
化は起こらない。つまり、第1の歪み抵抗検出素子5,
5´上の座標軸方向のみの力が検出できる。
【0016】次に、操作部2を図1に示す弾性板1と平
行な「イ」の方向に力を加えた場合、弾性板1の第2の
歪み抵抗検出素子6の部分は凹面に、かつ第2の歪み抵
抗検出素子6´の部分は凸面に変形するとともに、第1
の歪み抵抗検出素子5,5´は同じ方向のねじり応力が
加えられるだけであるため、第2の歪み抵抗検出素子
6,6´上の座標軸方向のみの力が検出できる。
行な「イ」の方向に力を加えた場合、弾性板1の第2の
歪み抵抗検出素子6の部分は凹面に、かつ第2の歪み抵
抗検出素子6´の部分は凸面に変形するとともに、第1
の歪み抵抗検出素子5,5´は同じ方向のねじり応力が
加えられるだけであるため、第2の歪み抵抗検出素子
6,6´上の座標軸方向のみの力が検出できる。
【0017】このように、操作部2に加えられた力は、
2座標軸の方向に分離されて、方向と大きさが検出でき
るものである。
2座標軸の方向に分離されて、方向と大きさが検出でき
るものである。
【0018】(実施例2) 図2は、本発明の実施例2における荷重センサを用いた
ポインティングデバイスで、実施例1と同様の構成につ
いては同一番号を付し、説明は省略する。実施例1と異
なるところは、対になる第1の歪み抵抗検出素子5,5
´および第2の歪み抵抗検出素子6,6´を弾性板1の
表裏に配置したことである。本実施例2では、対になる
第1、第2の歪み抵抗検出素子5,5´,6,6´が弾
性板1の歪みに対して圧縮・伸張の変形を受けるため、
検出精度が向上するものである。
ポインティングデバイスで、実施例1と同様の構成につ
いては同一番号を付し、説明は省略する。実施例1と異
なるところは、対になる第1の歪み抵抗検出素子5,5
´および第2の歪み抵抗検出素子6,6´を弾性板1の
表裏に配置したことである。本実施例2では、対になる
第1、第2の歪み抵抗検出素子5,5´,6,6´が弾
性板1の歪みに対して圧縮・伸張の変形を受けるため、
検出精度が向上するものである。
【0019】(実施例3) 図3は、本発明の実施例3における荷重センサを用いた
ポインティングデバイスで、実施例1と同様の構成につ
いては同一番号を付し、説明は省略する。実施例3は、
実施例1の弾性板1の形状を変えたもので、弾性板7を
操作部2を中心とした十字型とし、端部の4ヵ所を固定
部4で取付台3に固定したものである。本実施例3で
は、加えられた力に対する弾性板7の変形量が上述した
実施例1,2よりも大きくなるため、力に対する信号変
化の感度が高いものが得られるとともに、歪みが均等に
発生しやすくなるため、第1、第2の歪み抵抗検出素子
5,5´,6,6´の位置精度に高精度が要求されず、
生産性が高くなる。
ポインティングデバイスで、実施例1と同様の構成につ
いては同一番号を付し、説明は省略する。実施例3は、
実施例1の弾性板1の形状を変えたもので、弾性板7を
操作部2を中心とした十字型とし、端部の4ヵ所を固定
部4で取付台3に固定したものである。本実施例3で
は、加えられた力に対する弾性板7の変形量が上述した
実施例1,2よりも大きくなるため、力に対する信号変
化の感度が高いものが得られるとともに、歪みが均等に
発生しやすくなるため、第1、第2の歪み抵抗検出素子
5,5´,6,6´の位置精度に高精度が要求されず、
生産性が高くなる。
【0020】(実施例4) 図4、図5は本発明の実施例4を示したものであり、8
は表面にガラスホーロー被覆層を設けたL字状の弾性
板、2は操作部、9は取付台である。13は取付台9に
設けた突起からなるピポット支持部である。前記弾性板
8の中央は操作部2と連結し、周囲の2ヵ所は取付台9
に固定部10で固定されている。また、弾性板8の中央
は取付台9に設けたピポット支持部13で支持されてい
る。さらに、弾性板8の表面に設けたガラスホーロー被
覆層にはメタルグレーズ抵抗体を直接印刷被膜すること
により、第1、第2の歪み抵抗検出素子11,12を形
成している。
は表面にガラスホーロー被覆層を設けたL字状の弾性
板、2は操作部、9は取付台である。13は取付台9に
設けた突起からなるピポット支持部である。前記弾性板
8の中央は操作部2と連結し、周囲の2ヵ所は取付台9
に固定部10で固定されている。また、弾性板8の中央
は取付台9に設けたピポット支持部13で支持されてい
る。さらに、弾性板8の表面に設けたガラスホーロー被
覆層にはメタルグレーズ抵抗体を直接印刷被膜すること
により、第1、第2の歪み抵抗検出素子11,12を形
成している。
【0021】以下に、本発明の実施例4の動作について
説明する。操作部2を図4上の「ウ」の方向(弾性板8
と平行)に力を加えた場合、弾性板8における第2の歪
み抵抗検出素子12の部分は凹面に変形する。一方、第
1の歪み抵抗検出素子11の部分はピポット支持により
ねじり変形をする。この場合、第2の歪み抵抗検出素子
12の部分の変形により歪み抵抗検出素子は抵抗値が変
化するが、第1の歪み抵抗検出素子11はねじり応力が
加えられるだけで抵抗値変化はない。次に操作部2を図
4上の「エ」の方向(弾性板8と平行)に力を加えた場
合、弾性板8における第1の歪み抵抗検出素子11の部
分は凹面に変形し、かつ第2の歪み抵抗検出素子12に
はねじり応力が加えられる。このように操作部2に加え
られた力は2座標軸の方向に分離されて、方向と大きさ
が検出できる。
説明する。操作部2を図4上の「ウ」の方向(弾性板8
と平行)に力を加えた場合、弾性板8における第2の歪
み抵抗検出素子12の部分は凹面に変形する。一方、第
1の歪み抵抗検出素子11の部分はピポット支持により
ねじり変形をする。この場合、第2の歪み抵抗検出素子
12の部分の変形により歪み抵抗検出素子は抵抗値が変
化するが、第1の歪み抵抗検出素子11はねじり応力が
加えられるだけで抵抗値変化はない。次に操作部2を図
4上の「エ」の方向(弾性板8と平行)に力を加えた場
合、弾性板8における第1の歪み抵抗検出素子11の部
分は凹面に変形し、かつ第2の歪み抵抗検出素子12に
はねじり応力が加えられる。このように操作部2に加え
られた力は2座標軸の方向に分離されて、方向と大きさ
が検出できる。
【0022】また、本実施例4ではピポット支持部13
の支持により垂直荷重を受けるため、正確に水平荷重の
みを検出することができ、その結果、操作性の優れた荷
重センサを用いたポインティングデバイスが提供でき
る。
の支持により垂直荷重を受けるため、正確に水平荷重の
みを検出することができ、その結果、操作性の優れた荷
重センサを用いたポインティングデバイスが提供でき
る。
【0023】(実施例5) 図6は歪み抵抗検出素子の他の配置例である。第1、第
2の歪み抵抗検出素子11,12と対になる第1、第2
の歪み抵抗検出素子11´,12´は、弾性板14を延
ばした固定部10の外側に配置している。この位置にあ
る第1、第2の歪み抵抗検出素子11´,12´は弾性
板14が歪んでも影響を受けない。本実施例5では対に
なる第1の歪み抵抗検出素子11,11´および第2の
歪み抵抗検出素子12,12´におけるそれぞれの抵抗
変化の差を演算する。このようにすることにより、歪み
抵抗検出素子の温度変化をキャンセルすることができる
ものである。
2の歪み抵抗検出素子11,12と対になる第1、第2
の歪み抵抗検出素子11´,12´は、弾性板14を延
ばした固定部10の外側に配置している。この位置にあ
る第1、第2の歪み抵抗検出素子11´,12´は弾性
板14が歪んでも影響を受けない。本実施例5では対に
なる第1の歪み抵抗検出素子11,11´および第2の
歪み抵抗検出素子12,12´におけるそれぞれの抵抗
変化の差を演算する。このようにすることにより、歪み
抵抗検出素子の温度変化をキャンセルすることができる
ものである。
【0024】(実施例6) 図7(a),(b)は、本発明の実施例6を示したもの
であり、断面を示したものである。15は弾性板、16
は支持台、17は取付台、18は操作部である。操作部
18と弾性板15は一体で、操作部18の中央最下部に
は円錐状の凹部19を設けてある。支持台16には円錐
状の突起からなるピポット支持部20を設け、操作部1
8の凹部19に当接させている。このような支持とした
ことにより、操作部18は支持台16のピポット支持部
20の先端を中心として自由に回転できるが、操作部1
8が支持台16の方向に押さえられても操作部18は支
持台16のピポット支持部20で支持されるものであ
る。
であり、断面を示したものである。15は弾性板、16
は支持台、17は取付台、18は操作部である。操作部
18と弾性板15は一体で、操作部18の中央最下部に
は円錐状の凹部19を設けてある。支持台16には円錐
状の突起からなるピポット支持部20を設け、操作部1
8の凹部19に当接させている。このような支持とした
ことにより、操作部18は支持台16のピポット支持部
20の先端を中心として自由に回転できるが、操作部1
8が支持台16の方向に押さえられても操作部18は支
持台16のピポット支持部20で支持されるものであ
る。
【0025】21は取付台17に設けた支持部で、この
支持部21は支持台16とにより、弾性板15をはさん
でいるが、弾性板15の厚みに対して適切なクリアラン
スをもたせてある。さらに弾性板15と取付台17の支
持部21の関係は、図7(b)に示したように、弾性板
15に長円の孔をあけ、そしてこの長円の孔に、取付台
17から円柱状の突起が入り込むようにしているもので
ある。このような構造にしたことにより、弾性板15は
操作部18の中央と支持部21を結ぶ線上のみ自由にス
ライドすることができるものである。
支持部21は支持台16とにより、弾性板15をはさん
でいるが、弾性板15の厚みに対して適切なクリアラン
スをもたせてある。さらに弾性板15と取付台17の支
持部21の関係は、図7(b)に示したように、弾性板
15に長円の孔をあけ、そしてこの長円の孔に、取付台
17から円柱状の突起が入り込むようにしているもので
ある。このような構造にしたことにより、弾性板15は
操作部18の中央と支持部21を結ぶ線上のみ自由にス
ライドすることができるものである。
【0026】なお、弾性板15には実施例5の弾性板1
4と同様に歪み抵抗検出素子が設けられているが、ここ
では省略している。
4と同様に歪み抵抗検出素子が設けられているが、ここ
では省略している。
【0027】この実施例6でも操作部18の先端に加え
られた力によって弾性板15が変形することは、他の実
施例と同様で、荷重センサとしての機能を持つ。本実施
例6では弾性板15の面と平行な方向での固定部は操作
部18の凹部19のみであるため、支持台16・取付台
17の温度による膨張・収縮の影響を受けない構造にな
っている。
られた力によって弾性板15が変形することは、他の実
施例と同様で、荷重センサとしての機能を持つ。本実施
例6では弾性板15の面と平行な方向での固定部は操作
部18の凹部19のみであるため、支持台16・取付台
17の温度による膨張・収縮の影響を受けない構造にな
っている。
【0028】(実施例7) 図8は実施例5で示した図6の弾性板をT字状の弾性板
22として固定部10のない第3のアーム部に歪み抵抗
検出素子11´,12´を配置したものである。歪み抵
抗検出素子11´,12´が応力を受けない事は実施例
4と同様である。本実施例7では配線パターン22を固
定部10の近傍に通す必要がないため、アーム部が細く
できさらに小型化が可能となる。
22として固定部10のない第3のアーム部に歪み抵抗
検出素子11´,12´を配置したものである。歪み抵
抗検出素子11´,12´が応力を受けない事は実施例
4と同様である。本実施例7では配線パターン22を固
定部10の近傍に通す必要がないため、アーム部が細く
できさらに小型化が可能となる。
【0029】図9は図4、図5の本発明の荷重センサを
フルキーボードのポインティングデバイスとして用いた
応用例を示すものであり、23はキートップ、24はS
W素子、25は実施例4,5の荷重センサである。各キ
ートップ23の下に破線で示したようにSW素子24が
配置され、これらのSW素子24の間にハッチングで示
した荷重センサ25が配置されている。これから明らか
なようにL字形状はセンサが大きくなってもキーの間に
うまく配置できる特徴がある。T字形状も同じである。
このためにポインティングデバイスを内蔵したノートパ
ソコンのさらなる小型化に貢献できるものである。
フルキーボードのポインティングデバイスとして用いた
応用例を示すものであり、23はキートップ、24はS
W素子、25は実施例4,5の荷重センサである。各キ
ートップ23の下に破線で示したようにSW素子24が
配置され、これらのSW素子24の間にハッチングで示
した荷重センサ25が配置されている。これから明らか
なようにL字形状はセンサが大きくなってもキーの間に
うまく配置できる特徴がある。T字形状も同じである。
このためにポインティングデバイスを内蔵したノートパ
ソコンのさらなる小型化に貢献できるものである。
【0030】図10は、本発明における荷重センサを用
いたポインティングデバイスの実施例4〜6における弾
性板と軸と歪み抵抗検出素子との関係を示した図であ
る。ここで実施例6のポインティングデバイスを例にし
て説明すると、操作部2に連結された弾性板22の連結
部の直径をDとする。弾性板22上の歪み抵抗検出素子
11,12を配置したアーム部22a,22bの幅をW
とする。歪み抵抗検出素子11,12と操作部2の中心
までの距離をHとする。
いたポインティングデバイスの実施例4〜6における弾
性板と軸と歪み抵抗検出素子との関係を示した図であ
る。ここで実施例6のポインティングデバイスを例にし
て説明すると、操作部2に連結された弾性板22の連結
部の直径をDとする。弾性板22上の歪み抵抗検出素子
11,12を配置したアーム部22a,22bの幅をW
とする。歪み抵抗検出素子11,12と操作部2の中心
までの距離をHとする。
【0031】この時、操作部2の「オ」の方向に水平荷
重を加えると、弾性板22の歪み抵抗検出素子12を配
したアーム部22aは曲げ応力を受ける。この時、操作
部2は剛体であり、この剛体である操作部2に連結され
た弾性板22に曲げ応力を加えると、操作部2と弾性板
22との境界部が最大の応力を受けるので、アーム部2
2aの中心軸と操作部2の外周との交点Aが最大の応力
を受けることになる。この交点Aは、H=0.5Dであ
る。
重を加えると、弾性板22の歪み抵抗検出素子12を配
したアーム部22aは曲げ応力を受ける。この時、操作
部2は剛体であり、この剛体である操作部2に連結され
た弾性板22に曲げ応力を加えると、操作部2と弾性板
22との境界部が最大の応力を受けるので、アーム部2
2aの中心軸と操作部2の外周との交点Aが最大の応力
を受けることになる。この交点Aは、H=0.5Dであ
る。
【0032】一方、この時アーム部22bはねじり応力
を受けているので、引張り応力としてはアーム部22b
の中心軸は中性点で0であり、中心軸から離れるにした
がって引張り応力は大きくなるものであり、したがっ
て、アーム部22bの中心軸上に配置することにより、
ねじり応力に対する歪みは最小となる。このような応力
分布から歪み抵抗検出素子11,12をアーム部22
a,22bの中心軸上でH=0.5D付近に配置するこ
とにより、曲げ応力に対し最大で、かつ、ねじり応力に
対して最小の信号が得られる。
を受けているので、引張り応力としてはアーム部22b
の中心軸は中性点で0であり、中心軸から離れるにした
がって引張り応力は大きくなるものであり、したがっ
て、アーム部22bの中心軸上に配置することにより、
ねじり応力に対する歪みは最小となる。このような応力
分布から歪み抵抗検出素子11,12をアーム部22
a,22bの中心軸上でH=0.5D付近に配置するこ
とにより、曲げ応力に対し最大で、かつ、ねじり応力に
対して最小の信号が得られる。
【0033】つまり長方形の弾性板にねじり応力を加え
た場合、中性点は長方形の弾性板の中心軸となるが、本
実施例6ではT字状の弾性板22の片側のアーム部22
aにねじり応力が加えられているので、他方のアーム部
22bの曲げ応力の歪みの影響を受けて中心軸上が中性
点とはならない。中性点を中心軸上にするために、剛体
である操作部2の直径を太くして2つのアーム部22
a,22bに歪みが伝わらないようにしてやれば良い。
つまり、操作部2と弾性板22との連結部の円周を、2
つのアーム部22a,22bの外辺との交点(図10の
B点)と重なる直径以上にする。つまり、
た場合、中性点は長方形の弾性板の中心軸となるが、本
実施例6ではT字状の弾性板22の片側のアーム部22
aにねじり応力が加えられているので、他方のアーム部
22bの曲げ応力の歪みの影響を受けて中心軸上が中性
点とはならない。中性点を中心軸上にするために、剛体
である操作部2の直径を太くして2つのアーム部22
a,22bに歪みが伝わらないようにしてやれば良い。
つまり、操作部2と弾性板22との連結部の円周を、2
つのアーム部22a,22bの外辺との交点(図10の
B点)と重なる直径以上にする。つまり、
【0034】
【外1】
【0035】とすることにより、ねじり応力の影響が小
さくなるため、差異信号が最小となる。
さくなるため、差異信号が最小となる。
【0036】このように歪み抵抗検出素子の位置と操作
部2の直径とアーム部22a,22bの寸法を規定する
ことにより、操作部2に加えられた水平荷重を、誤差を
最小にして二軸に分離することができる。
部2の直径とアーム部22a,22bの寸法を規定する
ことにより、操作部2に加えられた水平荷重を、誤差を
最小にして二軸に分離することができる。
【0037】(実施例8) 図11(a),(b)は本発明における荷重センサを用
いたポインティングデバイスの実施例8を示したもの
で、図11(a)は斜視図、図11(b)は断面図であ
る。本実施例8において、26は弾性板、27は操作
部、28は取付台、29は固定部である。弾性板26は
中心が取付台28の固定部29で固定され、操作部27
は弾性板26の周囲と連結されている。操作部27の先
端に荷重「オ」のように力が加えられると、弾性板26
はその中心に対して力の方向に応力が加えられて変形す
る。本実施例8は図1〜3の実施例とは逆の構造となっ
ており、弾性板26の中心が固定され、かつ周辺部に操
作部27からの荷重がかかるものである。
いたポインティングデバイスの実施例8を示したもの
で、図11(a)は斜視図、図11(b)は断面図であ
る。本実施例8において、26は弾性板、27は操作
部、28は取付台、29は固定部である。弾性板26は
中心が取付台28の固定部29で固定され、操作部27
は弾性板26の周囲と連結されている。操作部27の先
端に荷重「オ」のように力が加えられると、弾性板26
はその中心に対して力の方向に応力が加えられて変形す
る。本実施例8は図1〜3の実施例とは逆の構造となっ
ており、弾性板26の中心が固定され、かつ周辺部に操
作部27からの荷重がかかるものである。
【0038】本実施例8では操作部27が弾性板26に
応力を加える位置(図11(b)のL)を実施例4〜6
より長くすることが可能である。操作部27の先端は指
先を当てる部分でその先端形状を操作し易い形状にする
ため、樹脂成型品を使うことになる。本実施例8ではL
寸法が長いので弾性板26と結合された部分の応力が小
さくなり、かつ樹脂の変形が小さいため、弾性板26を
変形させる作用点は安定することになり、これにより温
度による弾性板26の変形量の変動は少なくなるもので
ある。
応力を加える位置(図11(b)のL)を実施例4〜6
より長くすることが可能である。操作部27の先端は指
先を当てる部分でその先端形状を操作し易い形状にする
ため、樹脂成型品を使うことになる。本実施例8ではL
寸法が長いので弾性板26と結合された部分の応力が小
さくなり、かつ樹脂の変形が小さいため、弾性板26を
変形させる作用点は安定することになり、これにより温
度による弾性板26の変形量の変動は少なくなるもので
ある。
【0039】また、弾性板にホーロー金属板、もしくは
ガラスコート金属板を使うことにより、外部応力や衝撃
に対して強靭であると共に、かしめ等の組立工法が使用
でき組立が容易となる。また高温処理が可能なことから
抵抗体に高信頼性のメタルグレーズ抵抗体を使うことが
できる。
ガラスコート金属板を使うことにより、外部応力や衝撃
に対して強靭であると共に、かしめ等の組立工法が使用
でき組立が容易となる。また高温処理が可能なことから
抵抗体に高信頼性のメタルグレーズ抵抗体を使うことが
できる。
【0040】
【発明の効果】以上のように本発明の荷重センサは、L
字状またはT字状の弾性板上に設けられたガラスホーロ
ー被覆層上に厚膜印刷により2つの歪み感応抵抗体を直
接形成するようにしているため、従来の技術のような接
着による位置ずれということはなく、一括して精度良く
歪み感応抵抗体を配置することができ、これにより、抵
抗値の相対精度も高いものが得られるとともに、トリミ
ングも容易で抵抗値の高精度化が可能となるものであ
る。また弾性板上にガラスホーロー被覆層を設けたこと
により、歪み感応抵抗体としては、高温処理が可能で高
信頼性のメタルグレーズ抵抗体を使うことができるもの
である。そしてまた弾性板の周囲の2ヵ所を固定部で固
定した取付台のピポット支持部で、弾性板の中央部を回
転可能で、かつ弾性板の平面と垂直方向の動きは規制さ
れるように支持しているため、正確に水平荷重のみを検
出することができ、その結果、操作性の優れた荷重セン
サを得ることができる等すぐれた効果を有するものであ
る。
字状またはT字状の弾性板上に設けられたガラスホーロ
ー被覆層上に厚膜印刷により2つの歪み感応抵抗体を直
接形成するようにしているため、従来の技術のような接
着による位置ずれということはなく、一括して精度良く
歪み感応抵抗体を配置することができ、これにより、抵
抗値の相対精度も高いものが得られるとともに、トリミ
ングも容易で抵抗値の高精度化が可能となるものであ
る。また弾性板上にガラスホーロー被覆層を設けたこと
により、歪み感応抵抗体としては、高温処理が可能で高
信頼性のメタルグレーズ抵抗体を使うことができるもの
である。そしてまた弾性板の周囲の2ヵ所を固定部で固
定した取付台のピポット支持部で、弾性板の中央部を回
転可能で、かつ弾性板の平面と垂直方向の動きは規制さ
れるように支持しているため、正確に水平荷重のみを検
出することができ、その結果、操作性の優れた荷重セン
サを得ることができる等すぐれた効果を有するものであ
る。
【図1】本発明の荷重センサの一実施例の斜視図
【図2】同他の実施例の斜視図
【図3】同他の実施例の斜視図
【図4】同他の実施例の斜視図
【図5】同側面図
【図6】同他の実施例の斜視図
【図7】(a)同他の実施例の側断面図 (b)同要部の上部断面図
【図8】同他の実施例の斜視図
【図9】本発明の荷重センサを用いたキーボードを説明
する上面図
する上面図
【図10】同要部の平面図
【図11】(a)同他の実施例の斜視図 (b)同側面図及び断面図
【図12】従来の荷重センサの斜視図
1,15 弾性板 2,18,27 操作部 3,9,17,28 取付台 4,10,29 固定部 5,5´ 第1の歪み抵抗検出素子 6,6´ 第2の歪み抵抗検出素子 7,26 十字形状の弾性板 8,14 L字形状の弾性板 11,11´ 第1の歪み抵抗検出素子 12,12´ 第2の歪み抵抗検出素子 13,20 ピポット支持部 21 スライド支持部 22 T字形状の弾性板 23 キートップ 24 キーボードのSW素子 31 断面が正方形の軸 32,32´ 一対の歪みゲージ 33,33´ 他の一対の歪みゲージ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−223836(JP,A) 特開 平4−169827(JP,A) 特開 平2−159530(JP,A) 特開 昭64−13414(JP,A) 実開 昭62−15358(JP,U) 特表 昭62−500682(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01L 1/22 G01L 5/16 G06F 3/033
Claims (3)
- 【請求項1】 L字状またはT字状の弾性板と、この弾
性板上に設けられたガラスホーロー被覆層と、前記弾性
板の中央に連結された操作部と、前記弾性板の中央部を
回転可能で、かつ弾性板の平面と垂直方向の動きは規制
されるようにピポット支持部で支持するとともに、前記
弾性板の周囲の2ヵ所を固定部で固定した取付台と、前
記ガラスホーロー被覆層上に厚膜印刷により直接形成さ
れた2つの歪み感応抵抗体とを備えた荷重センサ。 - 【請求項2】 2つの歪み感応抵抗体と対になる他の2
つの歪み感応抵抗体を、弾性板の周囲の2ヵ所を取付台
に固定する固定部より外側に位置して前記弾性板に配置
した請求項1記載の荷重センサ。 - 【請求項3】 弾性板の中央に連結された操作部の直径
を前記弾性板の幅より大きくした請求項1記載の荷重セ
ンサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6236905A JP3039286B2 (ja) | 1993-10-01 | 1994-09-30 | 荷重センサ |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24660893 | 1993-10-01 | ||
JP5-246608 | 1993-10-01 | ||
JP6236905A JP3039286B2 (ja) | 1993-10-01 | 1994-09-30 | 荷重センサ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07174646A JPH07174646A (ja) | 1995-07-14 |
JP3039286B2 true JP3039286B2 (ja) | 2000-05-08 |
Family
ID=26532939
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6236905A Expired - Fee Related JP3039286B2 (ja) | 1993-10-01 | 1994-09-30 | 荷重センサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3039286B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2003074986A1 (fr) * | 2002-03-07 | 2003-09-12 | K-Tech Devices Corp. | Capteur de contrainte |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10197373A (ja) * | 1997-01-07 | 1998-07-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 荷重センサ |
TW364092B (en) * | 1997-04-04 | 1999-07-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | A load sensor and a pointing equipment incorporating the same |
JP3584779B2 (ja) * | 1998-09-30 | 2004-11-04 | ブラザー工業株式会社 | ポインティングデバイス及び電子機器 |
JP3586787B2 (ja) | 1999-08-02 | 2004-11-10 | ミネベア株式会社 | 座標入力装置 |
JP4034504B2 (ja) * | 2000-07-31 | 2008-01-16 | アルプス電気株式会社 | 検出装置 |
WO2003016848A1 (fr) * | 2001-08-09 | 2003-02-27 | Elantech Devices Corporation | Detecteur de contraintes |
JP4486025B2 (ja) * | 2005-11-15 | 2010-06-23 | アルプス電気株式会社 | 荷重センサ |
CN107742670B (zh) * | 2011-04-08 | 2020-06-23 | 株式会社村田制作所 | 操作设备 |
JP5602182B2 (ja) * | 2012-04-27 | 2014-10-08 | 株式会社日立ビルシステム | エレベータ操作盤、エレベータ装置及びエレベータ操作盤の交換方法 |
-
1994
- 1994-09-30 JP JP6236905A patent/JP3039286B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2003074986A1 (fr) * | 2002-03-07 | 2003-09-12 | K-Tech Devices Corp. | Capteur de contrainte |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH07174646A (ja) | 1995-07-14 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |