JP4901533B2 - 力センサ、荷重検出装置及び形状測定装置 - Google Patents
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Description
式(1)から分かるように、負の歪みの符号が負なので、Voutは、ε1〜ε4の絶対値を加えた値に比例することになる。すなわち、歪みゲージを正負の歪みを生じるところに2つずつ設けることで、力センサの感度を向上させることができる。
10、20、30 力センサ
11、23 可撓性基板
12 固定部材
12a、12b 支持部
12c 補強部
13a〜13d 歪みゲージ
16a 凸部
16、24 プローブホルダー
17 プローブ
18 カバー(固定部材)
18a 孔
19 測定対象物
21 プリアンプ(またはゲージアンプ)
22 固定部材
23 可撓性基板
22a、24a 切欠溝
25 保護部材
26 導体
29 端子
31 十字型の可撓性基板
32 固定部材
32a〜32d 支持部
32e 補強部
40、50、60、70 微動ステージ付き力センサ
41、41X、41Y、41Z 微動ステージ
41a スリット
42 平行ヒンジバネ
43 固定部
44 移動部
45 積層型圧電アクチュエータ
46 ドライバ
47 D/Aコンバータ
48 PC
49、54 A/Dコンバータ
51 微動ステージ
52 変位センサプローブ
53 変位センサアンプ
71 可撓性基板
72 固定部材
73 圧電素子
74a〜74d 変位検出用歪みゲージ
Claims (12)
- 絶縁性のセラミックスからなる可撓性基板と、該可撓性基板上に薄膜状に形成され、可撓性基板の歪みにより電気抵抗値が変化する少なくとも1つの歪みゲージと、前記可撓性基板の一方の端部に取り付けられたプローブホルダーと、該プローブホルダーに支持されたプローブと、前記可撓性基板の他方の端部から前記少なくとも1つの歪みゲージの近傍までを支持し、荷重を検出する方向以外の方向に対して剛性が大きい固定部材と、該固定部材に支持され、前記プローブホルダーの移動範囲を制限するためにプローブホルダーとの間に所定の隙間を有する保護部材と、を有し、前記プローブホルダー及び固定部材が中空の円柱であって、該円柱の側面に設けられた切欠溝に前記可撓性基板が嵌合されていることを特徴とする力センサ。
- 前記歪みゲージが4個設けられ、2個は共に歪みが正又は負で、他の2個は歪みが前記2個と逆符号又は0となるように配置されていることを特徴とする請求項1に記載の力センサ。
- 前記プローブ及び前記プローブホルダーが導体であって、前記可撓性基板に前記プローブホルダーと電気的に接続された導体が形成され、前記プローブからの電気信号を出力するための端子を備えたことを特徴とする請求項1又は2に記載の力センサ。
- 前記可撓性基板が、ジルコニアのセラミックスからなり、前記可撓性基板に薄膜状に形成された歪みゲージがCr−Nの薄膜であることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の力センサ。
- 前記歪みゲージによるブリッジ出力を増幅するためのアンプが設けられていることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の力センサ。
- 請求項1から5のいずれかに記載の力センサが、駆動手段と制御手段を備えた移動手段に搭載され、前記移動手段により前記力センサに装着されたプローブが測定対象物、と対向するように移動し、前記プローブと前記測定対象物、との荷重が所望の値になると前記移動手段が停止することを特徴とする荷重検出装置。
- 請求項1から5のいずれかに記載の力センサが、駆動手段と制御手段を備えた移動手段に搭載され、前記移動手段により前記力センサに装着されたプローブが測定対象物、と対向するように移動し、前記移動手段によって前記プローブが前記測定対象物に当接して受ける荷重が所望の値を保持するように制御することを特徴とする荷重検出装置。
- 請求項1から5のいずれかに記載の力センサが、駆動手段と制御手段を備えた移動手段に搭載され、前記移動手段により前記力センサに装着されたプローブが測定対象物、と対向するように移動し、前記移動手段が位置検出手段を備えており、検出位置が所望の値になると、その位置を保持するように前記制御手段が前記駆動手段を制御することを特徴とする荷重検出装置。
- 前記移動手段が積層型圧電アクチュエータと平行ヒンジバネから成る微動ステージであることを特徴とする請求項6から8のいずれかに記載の荷重検出装置。
- 請求項1から5のいずれかに記載の力センサと移動手段とを備え、前記プローブが測定対象物から受ける荷重が所望の値を保持するように、前記移動手段を走査し、そのときのプローブの位置を測定することにより前記測定対象物、の形状を測定することを特徴とする形状測定装置。
- 前記移動手段が積層型圧電アクチュエータと平行ヒンジバネから成る微動ステージであることを特徴とする請求項10に記載の形状測定装置。
- 前記力センサの剛性及び前記プローブの剛性と前記力センサが前記測定対象物から受ける接触荷重により、前記力センサ及び前記プローブの変形量を補正することにより、前記測定対象物の形状を測定することを特徴とする請求項10又は11に記載の形状測定装置。
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