JPS6259825A - 圧覚センサ - Google Patents
圧覚センサInfo
- Publication number
- JPS6259825A JPS6259825A JP19950085A JP19950085A JPS6259825A JP S6259825 A JPS6259825 A JP S6259825A JP 19950085 A JP19950085 A JP 19950085A JP 19950085 A JP19950085 A JP 19950085A JP S6259825 A JPS6259825 A JP S6259825A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pressure
- substrate
- semiconductor element
- pressure sensor
- detection parts
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明は、メカニカルノ・ンド等に取り付け、面領域
に加えられた圧力を多点検出する圧覚センサに関する。
に加えられた圧力を多点検出する圧覚センサに関する。
人間の指と同等の作業り目カを有するメカニカルハンド
の開発Ｋ１ｆｆ１し、その指先に作用する圧力の大小の
みならず、圧力分布パターンの認識やすべりの有無等の
検出を適確に行える圧覚センサの開発が重要な、課題で
ある。このような圧覚センサとしては、たとえば圧力に
対応したアナログ出力の得られる複数の圧力検出部をマ
トリックス状に配列して、構成される多点検出形圧覚セ
ンサが考えられ、その圧力検出原理として従来より、圧
力によるバネ等のメカニカルな進退量をホール素子、光
センサ等を利用して検出するもの、感圧導′αゴムを対
向する電極ではさみ、加圧した際の内部抵抗変化を検出
するもの、圧ｌ材料を利用するもの等の例がある。
の開発Ｋ１ｆｆ１し、その指先に作用する圧力の大小の
みならず、圧力分布パターンの認識やすべりの有無等の
検出を適確に行える圧覚センサの開発が重要な、課題で
ある。このような圧覚センサとしては、たとえば圧力に
対応したアナログ出力の得られる複数の圧力検出部をマ
トリックス状に配列して、構成される多点検出形圧覚セ
ンサが考えられ、その圧力検出原理として従来より、圧
力によるバネ等のメカニカルな進退量をホール素子、光
センサ等を利用して検出するもの、感圧導′αゴムを対
向する電極ではさみ、加圧した際の内部抵抗変化を検出
するもの、圧ｌ材料を利用するもの等の例がある。
しかしながら、メカニカルな進退量を検出するものは進
退量の調整に難があり、信頼性に欠け、高感度化、高ダ
イナミツクレンジ化が困難であると同時に、圧力検出機
構部の小形化が難しく、検出点の高密度化には、不向き
である。
退量の調整に難があり、信頼性に欠け、高感度化、高ダ
イナミツクレンジ化が困難であると同時に、圧力検出機
構部の小形化が難しく、検出点の高密度化には、不向き
である。
また、感圧導電ゴム全利用したものは、線形出力が直接
得にくく、ヒステリシスがあり現状ではアナログ検出に
は、不向きといえる。さらに、圧混材料を利用したもの
は、付加回路による出−カリークが存在し、定常状態の
検出は一般に不可能でま」る。
得にくく、ヒステリシスがあり現状ではアナログ検出に
は、不向きといえる。さらに、圧混材料を利用したもの
は、付加回路による出−カリークが存在し、定常状態の
検出は一般に不可能でま」る。
本発明の目的は、検出点の高密度化が可能で直線性の良
いヒステリシスの無い出力特性を有する多点検出形の圧
覚センサを提供することにある。
いヒステリシスの無い出力特性を有する多点検出形の圧
覚センサを提供することにある。
本発明は、面領域への加圧状況を検出する圧覚センサに
おいて、複数の電通孔を有する基板と、前記貫通孔に対
応した複数のダイヤフラム形圧力検出部を有し、前記基
板表面に固着される半導体素子と、前記基板の前記半導
体素子が固着された表面とは反対側の表面から前記貫通
孔に挿入され、一端は前記等板の表面側から受圧し、他
端は前記半導体素子の圧力検出部に当接して圧力を伝達
する棒状の圧力伝達部材を備えた圧力伝達機構部とを有
することを要旨とする。
おいて、複数の電通孔を有する基板と、前記貫通孔に対
応した複数のダイヤフラム形圧力検出部を有し、前記基
板表面に固着される半導体素子と、前記基板の前記半導
体素子が固着された表面とは反対側の表面から前記貫通
孔に挿入され、一端は前記等板の表面側から受圧し、他
端は前記半導体素子の圧力検出部に当接して圧力を伝達
する棒状の圧力伝達部材を備えた圧力伝達機構部とを有
することを要旨とする。
この発明（（よれば、半導体素子を利用することで、検
出部を小形化でき、噴出点の高密度化が可能となる。さ
らに線形性の良いヒステリシスの無い出力特性が得られ
ると共に、出力電圧が大きいため、後続の信号処理回路
が簡略化でき、取板いが容易となる。また基板の貫通孔
を通して、半導体素子の各ダイヤフラム形圧力検出部を
一方側から加圧することで、圧力伝達機構部と信号処理
部を、基板で分離でき、圧力伝達機構の付加による信号
線の断線等が防げ、信頼性が向上する。
出部を小形化でき、噴出点の高密度化が可能となる。さ
らに線形性の良いヒステリシスの無い出力特性が得られ
ると共に、出力電圧が大きいため、後続の信号処理回路
が簡略化でき、取板いが容易となる。また基板の貫通孔
を通して、半導体素子の各ダイヤフラム形圧力検出部を
一方側から加圧することで、圧力伝達機構部と信号処理
部を、基板で分離でき、圧力伝達機構の付加による信号
線の断線等が防げ、信頼性が向上する。
さらば、基板上に、各種圧力伝達機構の形成が容易とな
り、多種に亘るメカニカルハンドの作業内容に、最も適
合した受圧構造を有する各種圧覚センサの製作が可能で
ある。
り、多種に亘るメカニカルハンドの作業内容に、最も適
合した受圧構造を有する各種圧覚センサの製作が可能で
ある。
また、セラミック基板上にパターン配線と出力リード部
材を設けることで、組立てが簡略化でき、さらに、個々
のダイヤフラム形圧力検出部からの出力線のうち、共通
化可能な電源ラインをパターン配線上で結線し出力リー
ド部材の数を減らすことで圧覚センサの小形化がはかれ
、ハンドへの装着性が向上する。
材を設けることで、組立てが簡略化でき、さらに、個々
のダイヤフラム形圧力検出部からの出力線のうち、共通
化可能な電源ラインをパターン配線上で結線し出力リー
ド部材の数を減らすことで圧覚センサの小形化がはかれ
、ハンドへの装着性が向上する。
さらにたとえば、出力リード部材をＩＣピッチで配置し
、ＩＣソケットを接続に使用すれば、取付は部への装着
、取りはすしを簡略化でき、圧覚センサの保守点検が容
易になると共に、作業内容に最も適した各種圧覚センサ
に適宜交換可能となる。
、ＩＣソケットを接続に使用すれば、取付は部への装着
、取りはすしを簡略化でき、圧覚センサの保守点検が容
易になると共に、作業内容に最も適した各種圧覚センサ
に適宜交換可能となる。
以下、図面に従って、この発明の詳細な説明する。第１
図および第２図にこの発明の一実施例を示す圧覚センサ
の分解斜視図および断面図を示す。
図および第２図にこの発明の一実施例を示す圧覚センサ
の分解斜視図および断面図を示す。
本実施例は４個のダイヤフラム形圧力検出部２を有する
半導体素子１と、前記複数のダイヤプラム形圧力検出部
２と同数で、各検出部に通じる貫通孔４を有するセラミ
ック基板３と、例えばステンレス鋼製の接触ビン１４、
圧力伝達部材であるシリコンゴム円柱１２、接触ビンを
横方向から支持するサイドサポート１３とからなる圧力
伝達機構部１１と、エポキシ樹脂等のキャップ１ｏとか
ら構成される。前記半導体素子１をセラミック基板３に
個々のダイヤフラム形圧力検出部がセラミック基板３の
貫通孔４を封止する位置で接着固定し、半導体素子のボ
ンディングパット６とセラミック基板３上のボンディン
グパット８をボンディングワイヤー７で結線する。セラ
ミック基板３上のボンディングパット８はパターン配線
９により、出力リード部材５に接続される。
半導体素子１と、前記複数のダイヤプラム形圧力検出部
２と同数で、各検出部に通じる貫通孔４を有するセラミ
ック基板３と、例えばステンレス鋼製の接触ビン１４、
圧力伝達部材であるシリコンゴム円柱１２、接触ビンを
横方向から支持するサイドサポート１３とからなる圧力
伝達機構部１１と、エポキシ樹脂等のキャップ１ｏとか
ら構成される。前記半導体素子１をセラミック基板３に
個々のダイヤフラム形圧力検出部がセラミック基板３の
貫通孔４を封止する位置で接着固定し、半導体素子のボ
ンディングパット６とセラミック基板３上のボンディン
グパット８をボンディングワイヤー７で結線する。セラ
ミック基板３上のボンディングパット８はパターン配線
９により、出力リード部材５に接続される。
第３図に本実施例の等価回路を示す。
個々のダイヤフラム形圧力検出部２は、等動的にホイッ
ストンブリッジを構成しており、これらを複数個同時に
動作させるため定電圧駆動方式とし、印加１ｔ＃、ライ
ンをパラレル構成とする。この結線はセラミック基板上
にもうけたパターン配線９により行う。これにより各ダ
イヤフラム形圧力検出部２からのボンディングワイヤー
７の合計が４ｎ本（ｎ：ダイヤフラム形圧力検出部の数
）であるの洗対し、圧覚センサからの出力リード部材５
０本数を２ｎ＋２本に減らすことが可能となった。
ストンブリッジを構成しており、これらを複数個同時に
動作させるため定電圧駆動方式とし、印加１ｔ＃、ライ
ンをパラレル構成とする。この結線はセラミック基板上
にもうけたパターン配線９により行う。これにより各ダ
イヤフラム形圧力検出部２からのボンディングワイヤー
７の合計が４ｎ本（ｎ：ダイヤフラム形圧力検出部の数
）であるの洗対し、圧覚センサからの出力リード部材５
０本数を２ｎ＋２本に減らすことが可能となった。
半導体の保護およびボンディングワイヤーの断線防止を
意図し、ゲル状の弾性体であるボッティング材を付加し
た後キャップ１０を接着する。この状態の半完成品を複
数個製作し、セラミック基板の貫通孔４を通してダイヤ
フラム形圧力検出部２を加圧するための各種圧力伝達機
構１１をセラミック基板上でキャップ取付は側と対向す
る側に適宜付加し、圧覚センサを完成するものである。
意図し、ゲル状の弾性体であるボッティング材を付加し
た後キャップ１０を接着する。この状態の半完成品を複
数個製作し、セラミック基板の貫通孔４を通してダイヤ
フラム形圧力検出部２を加圧するための各種圧力伝達機
構１１をセラミック基板上でキャップ取付は側と対向す
る側に適宜付加し、圧覚センサを完成するものである。
本実施例は、独立可動する複数個の接触ピン１４をもち
い、これらをピストン構造で上下できるようサイドサポ
ート１３により支持しシリコンゴム円柱１２を介して各
ダイヤフラム形圧力検出部２を個々に加圧するものであ
り、接動部にたとえばメルディンなどの潤滑性高分子材
料を使用すれば、かじり摩擦等の影響を少なくできる。
い、これらをピストン構造で上下できるようサイドサポ
ート１３により支持しシリコンゴム円柱１２を介して各
ダイヤフラム形圧力検出部２を個々に加圧するものであ
り、接動部にたとえばメルディンなどの潤滑性高分子材
料を使用すれば、かじり摩擦等の影響を少なくできる。
また、ダイヤプラム形圧力検出部２とシリコンゴム円柱
１２およびシリコンゴム円柱１２と接触ピン１４の接着
にはシリコン系接着シール材を用いるものである。
１２およびシリコンゴム円柱１２と接触ピン１４の接着
にはシリコン系接着シール材を用いるものである。
又、サイドサポート１３はセラミック基板３に設けた貫
通孔４より若干大きい孔が形成されている。これによと
接触ピン１４が上下動するとき、接触ピン１４がサイド
サポート１３とセラミック基板３との隙間にできる位置
規制部３ａに当接し、半導体索子１の圧力検出部２に加
わる圧力を規制して半導体素子１に機械的な過負荷がが
力＼るのを防止している。
通孔４より若干大きい孔が形成されている。これによと
接触ピン１４が上下動するとき、接触ピン１４がサイド
サポート１３とセラミック基板３との隙間にできる位置
規制部３ａに当接し、半導体索子１の圧力検出部２に加
わる圧力を規制して半導体素子１に機械的な過負荷がが
力＼るのを防止している。
第１図は、本発明に系る圧覚センサの分解剣祝図、第２
図は断面図、第３図は本発明に係る圧覚センサの等価回
路図である。 ｌ・・半べ１体累子、２・・・ダイヤフラム膨圧カ検出
部、３・・・セラミック基板、４・・・貫通孔、１１・
・・圧力伝達機構部、１２・・・圧力伝達部材。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 （ほか１名） 第１図 第３図
図は断面図、第３図は本発明に係る圧覚センサの等価回
路図である。 ｌ・・半べ１体累子、２・・・ダイヤフラム膨圧カ検出
部、３・・・セラミック基板、４・・・貫通孔、１１・
・・圧力伝達機構部、１２・・・圧力伝達部材。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 （ほか１名） 第１図 第３図
Claims (1)
- 面領域への加圧状況を検出する圧覚センサにおいて、複
数の貫通孔を有する基板と、前記貫通孔に対応した複数
のダイヤフラム形圧力検出部を有し、前記基板表面に固
着される半導体素子と、前記基板の前記半導体素子が固
着された表面とは反対側の表面から前記貫通孔に挿入さ
れ、一端は前記基板の表面側から受圧し、他端は前記半
導体素子の圧力検出部に当接して圧力を伝達する棒状の
圧力伝達部材を備えた圧力伝達機構部とを具備してなさ
ることを特徴とする圧覚センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19950085A JPS6259825A (ja) | 1985-09-11 | 1985-09-11 | 圧覚センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19950085A JPS6259825A (ja) | 1985-09-11 | 1985-09-11 | 圧覚センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6259825A true JPS6259825A (ja) | 1987-03-16 |
Family
ID=16408857
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19950085A Pending JPS6259825A (ja) | 1985-09-11 | 1985-09-11 | 圧覚センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6259825A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63243731A (ja) * | 1987-03-31 | 1988-10-11 | Toshiba Corp | 圧力センサ装置 |
| WO2008093480A1 (ja) * | 2007-01-29 | 2008-08-07 | Tokyo Denki University | 触覚センサ |
| US7928960B2 (en) | 2005-09-09 | 2011-04-19 | Stmicroelectronics S.R.L. | Analog input device with integrated pressure sensor and electronic apparatus equipped with said input device |
| US8044929B2 (en) * | 2005-03-31 | 2011-10-25 | Stmicroelectronics S.R.L. | Analog data-input device provided with a pressure sensor of a microelectromechanical type |
| US10549982B2 (en) | 2016-02-15 | 2020-02-04 | Stmicroelectronics S.R.L. | Pressure sensor encapsulated in elastomeric material, and system including the pressure sensor |
-
1985
- 1985-09-11 JP JP19950085A patent/JPS6259825A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63243731A (ja) * | 1987-03-31 | 1988-10-11 | Toshiba Corp | 圧力センサ装置 |
| US8044929B2 (en) * | 2005-03-31 | 2011-10-25 | Stmicroelectronics S.R.L. | Analog data-input device provided with a pressure sensor of a microelectromechanical type |
| US7928960B2 (en) | 2005-09-09 | 2011-04-19 | Stmicroelectronics S.R.L. | Analog input device with integrated pressure sensor and electronic apparatus equipped with said input device |
| WO2008093480A1 (ja) * | 2007-01-29 | 2008-08-07 | Tokyo Denki University | 触覚センサ |
| JP2008185399A (ja) * | 2007-01-29 | 2008-08-14 | Tokyo Denki Univ | 触覚センサ |
| US8286509B2 (en) | 2007-01-29 | 2012-10-16 | Tokyo Denki University | Tactile sensor |
| US10549982B2 (en) | 2016-02-15 | 2020-02-04 | Stmicroelectronics S.R.L. | Pressure sensor encapsulated in elastomeric material, and system including the pressure sensor |
| US11254561B2 (en) | 2016-02-15 | 2022-02-22 | Stmicroelectronics S.R.L. | Pressure sensor encapsulated in elastomeric material, and system including the pressure sensor |
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