JP3297887B2 - 静電容量式センサー - Google Patents
静電容量式センサーInfo
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- JP3297887B2 JP3297887B2 JP15036593A JP15036593A JP3297887B2 JP 3297887 B2 JP3297887 B2 JP 3297887B2 JP 15036593 A JP15036593 A JP 15036593A JP 15036593 A JP15036593 A JP 15036593A JP 3297887 B2 JP3297887 B2 JP 3297887B2
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- electrode
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はセンサー、特に、静電
容量式センサーに関するものである。
容量式センサーに関するものである。
【0002】
【従来の技術】静電容量式センサーとしては、例えば、
図9に示すようなものがある。このセンサーは、同図に
示すように、中央部にダイヤフラム部90を有し且つ前
記ダイヤフラム部90の中央に操作軸91を有した起歪
体9aと、前記起歪体9aに略気密状態に取付けられた
蓋体9bとを具備し、前記起歪体9aと蓋体9b相互間
に空室Kを形成させると共にその空室K内において、起
歪体9a側に電極板1が、蓋体9b側に絶縁板94を介
して電極板2がそれぞれ取付けられた構成としてある。
そして、前記蓋体9bの外壁に取付け台93を介して電
子装置92を取付け、更に、これら取付け台93及び電
子装置92を包囲するようにしてキャップ9cを取付け
てある。
図9に示すようなものがある。このセンサーは、同図に
示すように、中央部にダイヤフラム部90を有し且つ前
記ダイヤフラム部90の中央に操作軸91を有した起歪
体9aと、前記起歪体9aに略気密状態に取付けられた
蓋体9bとを具備し、前記起歪体9aと蓋体9b相互間
に空室Kを形成させると共にその空室K内において、起
歪体9a側に電極板1が、蓋体9b側に絶縁板94を介
して電極板2がそれぞれ取付けられた構成としてある。
そして、前記蓋体9bの外壁に取付け台93を介して電
子装置92を取付け、更に、これら取付け台93及び電
子装置92を包囲するようにしてキャップ9cを取付け
てある。
【0003】上記電極板1と電極板2との対向面にはそ
れぞれ電極部を設けてあり、具体的には、図10に示す
如く前記電極板1側に電極部Cを、図11に示す如く前
記電極板2側に電極部Cx+,Cx−,Cy+,Cy
−,Czを、それぞれ設けてある。また、上記した電子
装置92は、電極板1,2相互間のギャップGの変化に
伴う電極部Cと電極部Cx+相互間,電極部Cと電
極部Cx−相互間,電極部Cと電極部Cy+相互間,
電極部Cと電極部Cy−相互間,電極部Cと電極部
Cz相互間における静電容量の変化を電圧の変化に変換
するものとしてある。
れぞれ電極部を設けてあり、具体的には、図10に示す
如く前記電極板1側に電極部Cを、図11に示す如く前
記電極板2側に電極部Cx+,Cx−,Cy+,Cy
−,Czを、それぞれ設けてある。また、上記した電子
装置92は、電極板1,2相互間のギャップGの変化に
伴う電極部Cと電極部Cx+相互間,電極部Cと電
極部Cx−相互間,電極部Cと電極部Cy+相互間,
電極部Cと電極部Cy−相互間,電極部Cと電極部
Cz相互間における静電容量の変化を電圧の変化に変換
するものとしてある。
【0004】したがって、このセンサーでは、上記操作
軸91に作用する力の大きさ及び方向を電圧として検出
し得る。しかしながら、この力センサーでは、起歪体9
aや蓋9bがそれぞれ所謂立体構造であることから嵩高
なものとなってしまい、更に電極板1,2相互間は空気
が存在するためにゴミ等の影響を受けやすい。
軸91に作用する力の大きさ及び方向を電圧として検出
し得る。しかしながら、この力センサーでは、起歪体9
aや蓋9bがそれぞれ所謂立体構造であることから嵩高
なものとなってしまい、更に電極板1,2相互間は空気
が存在するためにゴミ等の影響を受けやすい。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】そこで、この発明で
は、ゴミ等の影響を受けにくく且つ嵩の低い静電容量式
センサーを提供することを課題とする。
は、ゴミ等の影響を受けにくく且つ嵩の低い静電容量式
センサーを提供することを課題とする。
【0006】
【課題を解決する為の手段】この発明の静電容量式セン
サーは、軸部11を有した平板状の電極板1とこの電極
板1と対向する平板状の電極板2との間のギャップの変
化によって生じる静電容量変化により、上記軸部11に
作用している外力の大きさ及び方向が検出できるセンサ
ーであって、電極板1と電極板2との間に薄い弾性体3
を介在させると共に電極板1の外周部に等角度間隔で複
数の支持軸4を垂設し、この支持軸4の下端を電極板2
側に設けた貫通孔20に抜止め状態に遊挿し、前記支持
軸4が電極板2に対して抜止め位置にあるときには上記
弾性体3が電極板1,2と密着している。
サーは、軸部11を有した平板状の電極板1とこの電極
板1と対向する平板状の電極板2との間のギャップの変
化によって生じる静電容量変化により、上記軸部11に
作用している外力の大きさ及び方向が検出できるセンサ
ーであって、電極板1と電極板2との間に薄い弾性体3
を介在させると共に電極板1の外周部に等角度間隔で複
数の支持軸4を垂設し、この支持軸4の下端を電極板2
側に設けた貫通孔20に抜止め状態に遊挿し、前記支持
軸4が電極板2に対して抜止め位置にあるときには上記
弾性体3が電極板1,2と密着している。
【0007】また、この発明の静電容量式センサーは、
軸部11を有した平板状の電極板1とこの電極板1と対
向する平板状の電極板2との間のギャップの変化によっ
て生じる静電容量変化により、上記軸部11に作用して
いる外力の大きさ及び方向が検出できるセンサーであっ
て、電極板1と電極板2との間に薄い弾性体3を介在さ
せると共に電極板2の外周部に等角度間隔で複数の支持
軸4を立設し、この支持軸4の上端を電極板1側に設け
た貫通孔10に抜止め状態に遊挿し、前記支持軸4が電
極板1に対して抜止め位置にあるときには上記弾性体3
が電極板1,2と密着している。
軸部11を有した平板状の電極板1とこの電極板1と対
向する平板状の電極板2との間のギャップの変化によっ
て生じる静電容量変化により、上記軸部11に作用して
いる外力の大きさ及び方向が検出できるセンサーであっ
て、電極板1と電極板2との間に薄い弾性体3を介在さ
せると共に電極板2の外周部に等角度間隔で複数の支持
軸4を立設し、この支持軸4の上端を電極板1側に設け
た貫通孔10に抜止め状態に遊挿し、前記支持軸4が電
極板1に対して抜止め位置にあるときには上記弾性体3
が電極板1,2と密着している。
【0008】更に、この発明の静電容量式センサーは、
軸部11を有した平板状の電極板1とこの電極板1と対
向する平板状の電極板2との間のギャップの変化によっ
て生じる静電容量変化により、上記軸部11に作用して
いる外力の大きさ及び方向が検出できるセンサーであっ
て、電極板1と電極板2との間に薄い弾性体3を介在さ
せると共に電極板1,2相互を繋ぐ支持軸4を設け、こ
の支持軸4の上端を電極板1側に設けた貫通孔10に、
下端を電極板2側に設けた貫通孔20に、それぞれ抜止
状態に遊挿し、前記支持軸4が電極板1,2に対して抜
止め位置にあるときには上記弾性体3が電極板1,2と
密着している。
軸部11を有した平板状の電極板1とこの電極板1と対
向する平板状の電極板2との間のギャップの変化によっ
て生じる静電容量変化により、上記軸部11に作用して
いる外力の大きさ及び方向が検出できるセンサーであっ
て、電極板1と電極板2との間に薄い弾性体3を介在さ
せると共に電極板1,2相互を繋ぐ支持軸4を設け、こ
の支持軸4の上端を電極板1側に設けた貫通孔10に、
下端を電極板2側に設けた貫通孔20に、それぞれ抜止
状態に遊挿し、前記支持軸4が電極板1,2に対して抜
止め位置にあるときには上記弾性体3が電極板1,2と
密着している。
【0009】
【作用】この発明は次のように作用する。電極板1,2
は立体構造ではなく、これら相互間に介在せしめられた
弾性体3は薄く設定されているから、従来のセンサーと
比較して非常に嵩が低い。また、前記電極板1と電極板
2との間に薄い弾性体2をこれらに支持軸4等の構成に
より密着させる態様で介在させているから、従来の技術
の欄に記載したセンサーのようにごみ等の影響は全く受
けない。
は立体構造ではなく、これら相互間に介在せしめられた
弾性体3は薄く設定されているから、従来のセンサーと
比較して非常に嵩が低い。また、前記電極板1と電極板
2との間に薄い弾性体2をこれらに支持軸4等の構成に
より密着させる態様で介在させているから、従来の技術
の欄に記載したセンサーのようにごみ等の影響は全く受
けない。
【0010】
【実施例】この発明の構成を実施例として示した図面に
従って説明する。この実施例では電極板2をプリント基
板で形成させてあり、センサーは、図1に示すように、
基本的には、電極板1と、前記電極板1の下方に設けら
れたプリント基板2’と、前記電極1とプリント基板
2’相互間に設けられた弾性体3と、前記プリント基板
2’の下面に設けられた電子装置5とから構成されてい
る。
従って説明する。この実施例では電極板2をプリント基
板で形成させてあり、センサーは、図1に示すように、
基本的には、電極板1と、前記電極板1の下方に設けら
れたプリント基板2’と、前記電極1とプリント基板
2’相互間に設けられた弾性体3と、前記プリント基板
2’の下面に設けられた電子装置5とから構成されてい
る。
【0011】基板1は円形状板により構成されており、
図1に示すように、その上面中央部に軸部11を設ける
と共に下面に、図1や図2に示すように、スクリーン印
刷により円形状の電極部Cを形成させてある。また、こ
の基板1の外周部分には90°角度間隔でスタッドボル
ト40を垂設してある。プリント基板2’は、図1や図
3に示すように、上記したそれぞれのスタッドボルト4
0と対応する位置にこれよりも大きな径の貫通孔20を
設けると共に、前記貫通孔20が囲む部分に図3に示す
ような電極部群C’(電極部Cx+、電極部Cx−、電
極部Cy+、電極部Cy−、電極部Cz から成る)をス
クリーン印刷により形成してある。
図1に示すように、その上面中央部に軸部11を設ける
と共に下面に、図1や図2に示すように、スクリーン印
刷により円形状の電極部Cを形成させてある。また、こ
の基板1の外周部分には90°角度間隔でスタッドボル
ト40を垂設してある。プリント基板2’は、図1や図
3に示すように、上記したそれぞれのスタッドボルト4
0と対応する位置にこれよりも大きな径の貫通孔20を
設けると共に、前記貫通孔20が囲む部分に図3に示す
ような電極部群C’(電極部Cx+、電極部Cx−、電
極部Cy+、電極部Cy−、電極部Cz から成る)をス
クリーン印刷により形成してある。
【0012】弾性体3は平面視円形状のゴム板(0.2mm
〜1.0mm 程度)により構成されており、その外径は図1
に示すように、電極部Cとほぼ同径としている。電子装
置5は、電極部Cと電極部Cx+相互間,電極部C
と電極部Cx−相互間,電極部Cと電極部Cy+相互
間,電極部Cと電極部Cy−相互間,電極部Cと電
極部Cz相互間における静電容量の変化をそれぞれ電圧
Vx+,Vx−,Vy+,Vy−,Vzに変換するもの
としてある。
〜1.0mm 程度)により構成されており、その外径は図1
に示すように、電極部Cとほぼ同径としている。電子装
置5は、電極部Cと電極部Cx+相互間,電極部C
と電極部Cx−相互間,電極部Cと電極部Cy+相互
間,電極部Cと電極部Cy−相互間,電極部Cと電
極部Cz相互間における静電容量の変化をそれぞれ電圧
Vx+,Vx−,Vy+,Vy−,Vzに変換するもの
としてある。
【0013】そして、このセンサーでは、図1に示す組
立状態では、電極板1に設けたスタッドボルト40をプ
リント基板2’に設けた貫通孔20に挿入し、貫通孔2
0から貫通突出したスタッドボルト40部分にナット4
1を螺合するようにして、弾性体3が基板1の下面及び
プリント基板2’の上面と密着させるようにしてある。
尚、この実施例では、上記ナット41の存在により、ス
タッドボルト40がプリント基板2’の貫通孔20から
抜けない構造になっている。
立状態では、電極板1に設けたスタッドボルト40をプ
リント基板2’に設けた貫通孔20に挿入し、貫通孔2
0から貫通突出したスタッドボルト40部分にナット4
1を螺合するようにして、弾性体3が基板1の下面及び
プリント基板2’の上面と密着させるようにしてある。
尚、この実施例では、上記ナット41の存在により、ス
タッドボルト40がプリント基板2’の貫通孔20から
抜けない構造になっている。
【0014】この実施例の静電容量デンサーは上記のよ
うな構成としてあるから、以下に示すような働きをす
る。〔軸部11がX−X方向の外力Fを受けた場合〕 図4に
示すように、弾性体3が変形(厚みが部分によってd−
Δdや≒dに変形)せしめられて、電極Cと電極Cx+
相互間の静電容量は大きく増加し、電極Cと電極Cx−
相互間の静電容量は少しだけ増加し、電極Cと電極Cy
+相互間及び電極Cと電極Cy−相互間の静電容量は同
程度増加し、電極Cと電極Cz相互間の静電容量は少し
だけ増加する。
うな構成としてあるから、以下に示すような働きをす
る。〔軸部11がX−X方向の外力Fを受けた場合〕 図4に
示すように、弾性体3が変形(厚みが部分によってd−
Δdや≒dに変形)せしめられて、電極Cと電極Cx+
相互間の静電容量は大きく増加し、電極Cと電極Cx−
相互間の静電容量は少しだけ増加し、電極Cと電極Cy
+相互間及び電極Cと電極Cy−相互間の静電容量は同
程度増加し、電極Cと電極Cz相互間の静電容量は少し
だけ増加する。
【0015】したがって、C/V変換したときVx=
(Vx+)+(Vx−)は大きく変化し、Vy=(Vy
+)+(Vy−)=0で変化せず、Vzは大きく変化し
ない。 〔軸部11がY−Y方向の外力Fを受けた場合〕 この場
合も上記と同様であり、Vy=(Vy+)+(Vy−)
は大きく変化し、Vx=(Vx+)+(Vx−)=0で
変化せず、Vzは大きく変化しない。〔軸部11の軸線方向に外力Fが作用した場合〕 図5に
示すように、弾性体3が変形(厚みdが全体的にd−Δ
dに変形)せしめられるから、電極部Cと電極部Cx
+、Cx−、Cy+、Cy−、Cz 相互間の静電容量は
同程度増加する。
(Vx+)+(Vx−)は大きく変化し、Vy=(Vy
+)+(Vy−)=0で変化せず、Vzは大きく変化し
ない。 〔軸部11がY−Y方向の外力Fを受けた場合〕 この場
合も上記と同様であり、Vy=(Vy+)+(Vy−)
は大きく変化し、Vx=(Vx+)+(Vx−)=0で
変化せず、Vzは大きく変化しない。〔軸部11の軸線方向に外力Fが作用した場合〕 図5に
示すように、弾性体3が変形(厚みdが全体的にd−Δ
dに変形)せしめられるから、電極部Cと電極部Cx
+、Cx−、Cy+、Cy−、Cz 相互間の静電容量は
同程度増加する。
【0016】したがって、C/V変換したときVx及び
Vyは変化せず、Vzは大きく変化する。このように大
きく変化する電圧成分の正負から軸部11に外力が作用
する方向が検出でき、前記電圧成分の電圧値から外力の
大きさが検出できる。そして、この静電容量式センサー
では、上記した作用の欄に記載したように、ゴミ等の影
響を受けにくく且つ嵩が低く、ナット41の締め込み具
合により簡単に静電容量のバランス調整ができる。
Vyは変化せず、Vzは大きく変化する。このように大
きく変化する電圧成分の正負から軸部11に外力が作用
する方向が検出でき、前記電圧成分の電圧値から外力の
大きさが検出できる。そして、この静電容量式センサー
では、上記した作用の欄に記載したように、ゴミ等の影
響を受けにくく且つ嵩が低く、ナット41の締め込み具
合により簡単に静電容量のバランス調整ができる。
【0017】尚、上記実施例では、支持軸4をスタット
ボルト40により構成させたが、支持軸4を樹脂で構成
させ、図6に示すように、その下端部を溶融させて拡げ
るようにした構成を採用することもできる。また、上記
実施例の電極板1の下面に導電性を有する金属板を張設
した場合、電極Cをスクリーン印刷する必要はないもの
となる。
ボルト40により構成させたが、支持軸4を樹脂で構成
させ、図6に示すように、その下端部を溶融させて拡げ
るようにした構成を採用することもできる。また、上記
実施例の電極板1の下面に導電性を有する金属板を張設
した場合、電極Cをスクリーン印刷する必要はないもの
となる。
【0018】更に、上記実施例にかえて、図7に示すよ
うに、電極板1に貫通孔10を設け、この貫通孔10に
支持軸4の上端部を遊挿する構成としてもよく、また、
図7に示すように、電極板1,2にそれぞれ、貫通孔1
0,20を設け、支持軸4の上端部を貫通孔10に、下
端部を貫通孔20に、それぞれ遊挿する構成としてもよ
い。
うに、電極板1に貫通孔10を設け、この貫通孔10に
支持軸4の上端部を遊挿する構成としてもよく、また、
図7に示すように、電極板1,2にそれぞれ、貫通孔1
0,20を設け、支持軸4の上端部を貫通孔10に、下
端部を貫通孔20に、それぞれ遊挿する構成としてもよ
い。
【0019】そして、上記実施例にかえて、電極板1側
に電極部C’を設け、電極板2側に電極部Cを設けるよ
うにしてもよく、前記電極部群C’は電極Cx+、Cx
−、Cy+、Cy−のみから構成させてもよい。
に電極部C’を設け、電極板2側に電極部Cを設けるよ
うにしてもよく、前記電極部群C’は電極Cx+、Cx
−、Cy+、Cy−のみから構成させてもよい。
【0020】
【発明の効果】作用の欄に記載した内容から、ゴミ等の
影響を受けにくく且つ嵩の低い静電容量式センサーを提
供できた。
影響を受けにくく且つ嵩の低い静電容量式センサーを提
供できた。
【図1】この発明の実施例の静電容量式センサーの断面
図。
図。
【図2】前記静電容量式センサーの基板の上面図。
【図3】前記静電容量式センサーのプリント基板の上面
図。
図。
【図4】前記静電容量式センサーの軸部にX−X方向に
外力が作用したときの状態を示す図。
外力が作用したときの状態を示す図。
【図5】前記静電容量式センサーの軸部にZ方向に外力
が作用したときの状態を示す図。
が作用したときの状態を示す図。
【図6】この発明の他の実施例の要部断面図。
【図7】この発明の他の実施例の要部断面図。
【図8】この発明の他の実施例の要部断面図。
【図9】先行技術の静電容量式センサーの断面図。
【図10】前記静電容量式センサーにおける上側の電極
板に形成された電極の平面図。
板に形成された電極の平面図。
【図11】前記静電容量式センサーにおける下側の電極
板に形成された電極の平面図。
板に形成された電極の平面図。
C 電極部 C’ 電極部群 1 電極板 2 電極板 3 弾性体 4 支持軸 10 貫通孔 11 軸部 20 貫通孔 40 スタッドボルト 41 ナット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−201491(JP,A) 特開 平3−123814(JP,A) 特開 昭61−164129(JP,A) 特開 昭62−226030(JP,A) 実開 昭58−24044(JP,U) 実開 昭61−115941(JP,U) 実開 昭52−12646(JP,U) 米国特許4719538(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01L 1/14 G01L 5/16 G06F 3/033 330 G01N 27/22 G01L 9/12 G01L 13/06 G01D 5/24 G01P 15/125
Claims (3)
- 【請求項1】 軸部(11)を有した平板状の電極板
(1)とこの電極板(1)と対向する平板状の電極板
(2)との間のギャップの変化によって生じる静電容量
変化により、上記軸部(11)に作用している外力の大
きさ及び方向が検出できるセンサーであって、電極板
(1)と電極板(2)との間に薄い弾性体(3)を介在
させると共に電極板(1)の外周部に等角度間隔で複数
の支持軸(4)を垂設し、この支持軸(4)の下端を電
極板(2)側に設けた貫通孔(20)に抜止め状態に遊
挿し、前記支持軸(4)が電極板(2)に対して抜止め
位置にあるときには上記弾性体(3)が電極板(1)
(2)と密着していることを特徴とする静電容量式セン
サー。 - 【請求項2】 軸部(11)を有した平板状の電極板
(1)とこの電極板(1)と対向する平板状の電極板
(2)との間のギャップの変化によって生じる静電容量
変化により、上記軸部(11)に作用している外力の大
きさ及び方向が検出できるセンサーであって、電極板
(1)と電極板(2)との間に薄い弾性体(3)を介在
させると共に電極板(2)の外周部に等角度間隔で複数
の支持軸(4)を立設し、この支持軸(4)の上端を電
極板(1)側に設けた貫通孔(10)に抜止め状態に遊
挿し、前記支持軸(4)が電極板(1)に対して抜止め
位置にあるときには上記弾性体(3)が電極板(1)
(2)と密着していることを特徴とする静電容量式セン
サー。 - 【請求項3】 軸部(11)を有した平板状の電極板
(1)とこの電極板(1)と対向する平板状の電極板
(2)との間のギャップの変化によって生じる静電容量
変化により、上記軸部(11)に作用している外力の大
きさ及び方向が検出できるセンサーであって、電極板
(1)と電極板(2)との間に薄い弾性体(3)を介在
させると共に電極板(1)(2)相互を繋ぐ支持軸
(4)を設け、この支持軸(4)の上端を電極板(1)
側に設けた貫通孔(10)に、下端を電極板(2)側に
設けた貫通孔(20)に、それぞれ抜止状態に遊挿し、
前記支持軸(4)が電極板(1)(2)に対して抜止め
位置にあるときには上記弾性体(3)が電極板(1)
(2)と密着していることを特徴とする静電容量式セン
サー。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15036593A JP3297887B2 (ja) | 1993-06-22 | 1993-06-22 | 静電容量式センサー |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15036593A JP3297887B2 (ja) | 1993-06-22 | 1993-06-22 | 静電容量式センサー |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0712775A JPH0712775A (ja) | 1995-01-17 |
JP3297887B2 true JP3297887B2 (ja) | 2002-07-02 |
Family
ID=15495406
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15036593A Expired - Fee Related JP3297887B2 (ja) | 1993-06-22 | 1993-06-22 | 静電容量式センサー |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3297887B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4722252B2 (ja) * | 1999-09-22 | 2011-07-13 | 富士通コンポーネント株式会社 | 座標入力装置 |
JP4109456B2 (ja) * | 2002-01-18 | 2008-07-02 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 低剛性力検出装置 |
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