JP3413652B2 - Force detection device - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、力検出装置に関
するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a force detecting device.
【0002】[0002]
【従来の技術】力検出装置としては、例えば、特公平2
−49029号公報に開示されたものがある。2. Description of the Related Art For example, Japanese Patent Publication No.
There is one disclosed in Japanese Patent Publication No. 49029-490.
【0003】この力検出装置は、図9に示すように、P
ETフィルム上に半導電性層と導体パターンを形成し、
導体パターンCと各導体パターンN,S,E,W相互間
の接触抵抗により圧力の分布と大きさを測定するものと
している。As shown in FIG. 9, this force detecting device has a P
Form a semi-conductive layer and a conductor pattern on the ET film,
It is assumed that the pressure distribution and magnitude are measured by the contact resistance between the conductor pattern C and each conductor pattern N, S, E, W.
【0004】しかしながら上記力検出装置では、特殊
な半導電性層をPETフィルムに印刷しなければなら
ず、また、導体パターンと回路基板の接続のため、コネ
クターや異方性導電テープ等が必要となることから、コ
スト高であり且つ実装しにくいという問題がある。However, in the above force detection device, a special semiconductive layer must be printed on the PET film, and a connector, an anisotropic conductive tape or the like is required for connecting the conductor pattern and the circuit board. Therefore, there is a problem that the cost is high and the mounting is difficult.
【0005】よって、この種の力検出装置を取り扱う業
界では、低コストであり且つ実装しやすい力検出装置が
開発されることを待ち望んでいる。Therefore, in the industry that deals with this type of force detecting device, it is desired to develop a force detecting device that is low in cost and easy to mount.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】そこで、この発明で
は、低コストであり且つ実装しやすい力検出装置を提供
することを課題とする。SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a force detecting device which is low in cost and easy to mount.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】(請求項1記載の発明)
この発明の力検出装置は、基板又はフィルム上に形成さ
れた二つ以上の導電ランドと、導電性を有するゴム又は
エラストマーにより構成され且つ前記導電ランドと対向
する面に多数の微小突起が形成されている接触抵抗発生
板と、基板又はフィルム上に形成され且つ前記接触抵抗
発生板に常に接触して電気的に接続状態にある共通導電
ランドとを具備しており、接触抵抗発生板の微小突起の
形成面と導電ランドとの間に間隙を設けると共に、共通
導電ランドと接触抵抗発生板との間に電位差を設け、前
記接触抵抗発生板を導電ランドに向かって押し込むよう
な力又は圧力を加えたときには、その力の大きさと方向
又は圧力分布に応じて微小突起が押し潰されてこの接触
抵抗発生板部分と導電ランドの接触面積が大きくなるこ
とにより接触抵抗が小さくなり、これに伴って共通導電
ランドと導電ランド間の抵抗が小さくなるようにしてあ
る。
(請求項2記載の発明)
この発明の力検出装置は、基板又はフィルム上に形成さ
れた二つ以上の導電ランドと、少なくとも片面に多数の
微小突起を有する非導電性のゴム又はエラストマーによ
り構成され且つ前記微小突起が存在する面に導電性のイ
ンク又は塗料を塗布して成る接触抵抗発生板と、基板又
はフィルム上に形成され且つ前記接触抵抗発生板に常に
接触して電気的に接続状態にある共通導電ランドとを具
備しており、接触抵抗発生板の微小突起の形成面と導電
ランドとの間に間隙を設けると共に、共通導電ランドと
接触抵抗発生板との間に電位差を設け、前記接触抵抗発
生板を導電ランドに向かって押し込むような力又は圧力
を加えたときには、その力の大きさと方向又は圧力分布
に応じて微小突起が押し潰されてこの接触抵抗発生板部
分と導電ランドの接触面積が大きくなることにより接触
抵抗が小さくなり、これに伴って共通導電ランドと導電
ランド間の抵抗が小さくなるようにしてある。
(請求項3記載の発明)
この発明の力検出装置は、上記請求項1又は2記載の発
明に関し、導電ランドが90°間隔で4個配置されてお
り、前記導電ランドと接触抵抗発生板との間に発生する
4個の接触抵抗の変化により、接触抵抗発生板に作用し
ているX軸方向とY軸方向の力の大きさとその方向又は
圧力の分布を検出できるようにしてある。
(請求項4記載の発明)
この発明の力検出装置は、上記請求項1又は2記載の発
明に関し、導電ランドが45°間隔で8個配置されてお
り、前記導電ランドと接触抵抗発生板との間に発生する
8個の接触抵抗の変化により、接触抵抗発生板に作用し
ている8方向の力の大きさとその方向又は圧力の分布を
検出できるようにしてある。
(請求項5記載の発明)
この発明の力検出装置は、上記請求項1又は2記載の発
明に関し、導電ランドが180°間隔で2個配置されて
おり、前記導電ランドと接触抵抗発生板との間に発生す
る2個の接触抵抗の変化により、接触抵抗発生板に作用
しているX軸方向又はY軸方向の力の大きさとその方向
又は圧力の分布を検出できるようにしている。(Invention of Claim 1) A force detecting device of the present invention is composed of two or more conductive lands formed on a substrate or a film, and rubber or elastomer having conductivity. And a contact resistance generating plate having a large number of minute projections formed on the surface facing the conductive land, and is in electrical connection with the contact resistance generating plate formed on the substrate or film and always in contact with the contact resistance generating plate. The contact resistance generating plate is provided with a common conductive land, and a gap is provided between the surface of the contact resistance generating plate on which the minute projections are formed and the conductive land, and a potential difference is provided between the common conductive land and the contact resistance generating plate. When a force or pressure that pushes the resistance generating plate toward the conductive land is applied, the minute protrusions are crushed according to the magnitude and direction of the force or the pressure distribution, and the contact resistance generating plate and As the contact area of the conductive lands becomes larger, the contact resistance becomes smaller, and accordingly, the resistance between the common conductive land and the conductive lands becomes smaller. (Invention of Claim 2) The force detection device of the present invention is composed of two or more conductive lands formed on a substrate or a film, and a non-conductive rubber or elastomer having a large number of minute projections on at least one surface. And a contact resistance generating plate formed by applying a conductive ink or paint to the surface where the minute protrusions are present, and an electrically connected state which is formed on the substrate or film and is always in contact with the contact resistance generating plate. In addition to providing a common conductive land, a gap is provided between the surface of the contact resistance generating plate on which the minute protrusions are formed and the conductive land, and a potential difference is provided between the common conductive land and the contact resistance generating plate. When a force or pressure that pushes the contact resistance generating plate toward the conductive land is applied, the minute projections are crushed according to the magnitude and direction of the force or the pressure distribution, and the contact resistance is generated. By increasing the contact area between the green plate portion and the conductive lands, the contact resistance is reduced, and accordingly, the resistance between the common conductive land and the conductive lands is reduced. (Invention of Claim 3) The force detection device of this invention relates to the invention of Claim 1 or 2, wherein four conductive lands are arranged at 90 ° intervals, and the conductive lands and the contact resistance generating plate are provided. By changing the four contact resistances generated during the period, the magnitude of the force acting on the contact resistance generating plate in the X-axis direction and the Y-axis direction and the direction or pressure distribution can be detected. (Invention of Claim 4) The force detection device of this invention relates to the invention of Claim 1 or 2, wherein eight conductive lands are arranged at 45 ° intervals, and the conductive lands and the contact resistance generating plate are By changing the eight contact resistances generated during the period, it is possible to detect the magnitude of the force acting on the contact resistance generating plate in eight directions and the distribution of that direction or pressure. (Invention of Claim 5) The force detection device of the present invention relates to the invention of Claim 1 or 2, wherein two conductive lands are arranged at 180 ° intervals, and the conductive lands and the contact resistance generating plate are provided. The change in the two contact resistances that occurs during the period makes it possible to detect the magnitude of the force acting on the contact resistance generating plate in the X-axis direction or the Y-axis direction and the distribution of that direction or pressure.
【0008】なお、上記発明の力検出装置の機能につい
ては、以下の発明の実施の形態の欄で明らかにする。The function of the force detection device of the above invention will be clarified in the section of the following embodiments of the invention.
【0009】[0009]
【発明の実施の形態】以下、この発明を実施例として示
した図面に従って説明する。
〔実施形態1〕図1はこの発明の実施形態の力検出装置
Sの断面図を示しており、図2は前記力検出装置Sを構
成する基板1上の導電ランド及び共通導電ランドを示し
ている。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described below with reference to the drawings shown as embodiments. [Embodiment 1] FIG. 1 is a sectional view of a force detecting device S according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows conductive lands and common conductive lands on a substrate 1 which constitute the force detecting device S. There is.
【0010】この力センサSは、図1に示すように、基
板1と、前記基板1と対向配置された操作部2と、前記
操作部2を基板1上で固定する固定部3とから構成され
ている。As shown in FIG. 1, the force sensor S comprises a substrate 1, an operating portion 2 arranged to face the substrate 1, and a fixing portion 3 for fixing the operating portion 2 on the substrate 1. Has been done.
【0011】基板1は、図1に示すように、薄いプリン
ト基板により構成されており、図2に示すように上面に
四分割された円形状の導電ランドDX1,DX2, DY1,D
Y2がX−Y軸上に原点Oをから等距離で配設されている
と共に、前記原点Oを中心として導電ランドDX1,DX
2, DY1,DY2を囲む円環状の共通導電ランドDCが配
設されている。なお、導電ランドDX1,DX2, DY1,D
Y2及び共通導電ランドDCは、基板1上に形成された銅
層に半田層を着けたもの、金メッキや銀メッキをしたも
の、カーボンを印刷して形成したもの、半田を溶着した
もので形成してある。また、導電ランドDX1,DX2, D
Y1,DY2及び共通導電ランドDCはそれぞれ電気的に絶
縁されており、基板1上の適当な位置に端子で引き出さ
れている。As shown in FIG. 1, the substrate 1 is composed of a thin printed circuit board, and as shown in FIG. 2, four circular conductive lands DX1, DX2, DY1, D are formed on the upper surface.
Y2 is arranged on the XY axis at the same distance from the origin O, and the conductive lands DX1 and DX are centered on the origin O.
An annular common conductive land DC that surrounds 2, DY1 and DY2 is arranged. Conductive lands DX1, DX2, DY1, D
The Y2 and the common conductive land DC are formed by depositing a solder layer on a copper layer formed on the substrate 1, gold plating or silver plating, carbon printing, or solder welding. There is. In addition, conductive lands DX1, DX2, D
Y1, DY2 and the common conductive land DC are electrically insulated from each other, and are led out to appropriate positions on the substrate 1 by terminals.
【0012】操作部2は、図1や図3に示すように、非
導電性ゴム又は非導電性エラストマーにより構成された
操作主体2Aと、導電性ゴム又は導電性エラストマーに
より構成された接触抵抗発生板2Bとを一体化して形成
してある。As shown in FIG. 1 and FIG. 3, the operating section 2 includes an operating body 2A made of non-conductive rubber or non-conductive elastomer and a contact resistance generation made of conductive rubber or conductive elastomer. It is formed integrally with the plate 2B.
【0013】操作主体2Aは、図1に示すように平面視
円形状の薄板部21とこれの上面中央に一体形成されたボ
タン部20とから構成されている。As shown in FIG. 1, the operating body 2A is composed of a thin plate portion 21 having a circular shape in plan view and a button portion 20 integrally formed at the center of the upper surface of the thin plate portion 21.
【0014】接触抵抗発生板2Bは、図1や図2に示す
ように、上記薄板部20と同径の逆皿形状に形成されもの
であり、上記導電ランドDX1,DX2, DY1,DY2と対向
する部分が浅い凹み部22になっていると共に前記凹み部
22の底面に多数の微小突起tを形成してある。なお、接
触抵抗発生板2Bに使用される導電性ゴムとしては、一
般に入手できる0.1〜100Ω・cm程度の体積抵抗
値を持ったものである。他方、この接触抵抗発生板2B
の下面における凹み部22まわりの外周平面部は、図1に
示すように、基板1上に形成された共通導電ランドDC
に密着している。 固定部3は、図1に示すように、断
面逆L字状に形成されている円環状のもので、横片で取
付部21の上面を押さえ付けるようにしている。As shown in FIGS. 1 and 2, the contact resistance generating plate 2B is formed in an inverted dish shape having the same diameter as that of the thin plate portion 20 and faces the conductive lands DX1, DX2, DY1, DY2. The portion to be formed is a shallow recess 22 and the recess
A large number of minute protrusions t are formed on the bottom surface of 22. The conductive rubber used for the contact resistance generating plate 2B is a commercially available rubber having a volume resistance value of about 0.1 to 100 Ω · cm. On the other hand, this contact resistance generating plate 2B
As shown in FIG. 1, the outer peripheral flat surface portion around the recessed portion 22 on the lower surface of the common conductive land DC formed on the substrate 1 is
Is in close contact with. As shown in FIG. 1, the fixing portion 3 is a circular ring-shaped member having an inverted L-shaped cross section, and a horizontal piece presses the upper surface of the mounting portion 21.
【0015】この発明の実施形態の力検出装置Sは上記
のような構成であるから以下のように機能する。The force detection device S according to the embodiment of the present invention has the above-described configuration and thus functions as follows.
【0016】図3に示すように、ボタン部20を、接触抵
抗発生板2Bが導電ランドDX1に接触するように押し込
むと、接触抵抗発生板2Bの表面に形成されている多数
の微小突起tから導電ランドDX1に接するようになり、
接触抵抗発生板2Bと導電ランドDX1との間に接触抵抗
が発生する。この接触抵抗と接触抵抗発生板2Bの抵抗
を通して、基板1上の導電ランドDX1と共通導電ランド
DCが電気的に接続される。この接触抵抗をRX1とする
と、接触抵抗RX1はボタン部20に加えられた力の大きさ
と方向に応じて、接触抵抗発生板2Bの微小突起tが押
し潰されて導電ランドDX1に密着するようになるので、
接触抵抗RX1の抵抗値は力の大きさに逆比例して小さく
なる。なお、接触抵抗RX1の抵抗値は微小突起tが無い
場合に比べると、ボタン部20を押す力の大きさに対して
緩やかに変化し、収束する抵抗値も大きい。このことは
他の導電ランドDX2, DY1,DY2においても同様であ
る。As shown in FIG. 3, when the button portion 20 is pushed so that the contact resistance generating plate 2B comes into contact with the conductive land DX1, a large number of minute projections t formed on the surface of the contact resistance generating plate 2B are pressed. It comes into contact with the conductive land DX1,
Contact resistance is generated between the contact resistance generating plate 2B and the conductive land DX1. Through the contact resistance and the resistance of the contact resistance generating plate 2B, the conductive land DX1 on the substrate 1 and the common conductive land DC are electrically connected. Assuming that this contact resistance is RX1, the contact resistance RX1 is such that the minute projection t of the contact resistance generating plate 2B is crushed according to the magnitude and direction of the force applied to the button portion 20 so that the contact resistance RX1 comes into close contact with the conductive land DX1. So
The resistance value of the contact resistance RX1 decreases in inverse proportion to the magnitude of the force. Note that the resistance value of the contact resistance RX1 changes more gently with respect to the magnitude of the force pressing the button portion 20 and the convergence resistance value is larger than that in the case where there is no minute protrusion t. This also applies to the other conductive lands DX2, DY1, DY2.
【0017】これを回路として示すと図4のようにな
る。図4中、R0は接触抵抗発生板2B自体の抵抗値で
あるが、接触抵抗に比べて小さいので無視することがで
きる。なお、ボタン部20を押す力の方向と大きさによっ
ては、接触抵抗発生板2Bが導電ランドDX1,DX2, D
Y1,DY2のうちの二つ以上に接することもあるが、本発
明の目的を損なうことはない。FIG. 4 shows this as a circuit. In FIG. 4, R0 is the resistance value of the contact resistance generating plate 2B itself, but since it is smaller than the contact resistance, it can be ignored. Depending on the direction and magnitude of the force pressing the button portion 20, the contact resistance generating plate 2B may cause the conductive lands DX1, DX2, D
It may come into contact with two or more of Y1 and DY2, but this does not impair the object of the present invention.
【0018】また、図4に示す回路に適当な応用回路を
接続すればボタン部20を押し込む力の大きさと方向を検
出できることになる。その応用回路の例を図5に示す。
なお、図5中、R1〜R4は固定抵抗であり、RX1〜R
Y2は接触抵抗発生板2Bと導電ランドDX1,DX2, DY
1,DY2との接触抵抗である。If a suitable application circuit is connected to the circuit shown in FIG. 4, the magnitude and direction of the force pushing the button portion 20 can be detected. An example of the application circuit is shown in FIG.
In FIG. 5, R1 to R4 are fixed resistors, and RX1 to R4
Y2 is a contact resistance generating plate 2B and conductive lands DX1, DX2, DY
1, the contact resistance with DY2.
【0019】ここで、電圧(VX1−VX2)を適当な方法
で演算すればX軸方向の成分の力の大きさを検出でき、
同様に、電圧(VY1−VY2)を適当な方法で演算すれば
Y軸方向の成分の力の大きさを検出できる。また、ボタ
ン部20に力を加えないときは各接触抵抗は無限大なので
回路電流iは流れない。これは省電力の点で大変有効で
あり、携帯電話やパソコン等のジョイスティックとして
提供できる。If the voltage (VX1-VX2) is calculated by an appropriate method, the magnitude of the component force in the X-axis direction can be detected.
Similarly, if the voltage (VY1-VY2) is calculated by an appropriate method, the magnitude of the force of the component in the Y-axis direction can be detected. Further, when no force is applied to the button portion 20, each contact resistance is infinite and the circuit current i does not flow. This is very effective in terms of power saving, and can be provided as a joystick for mobile phones and personal computers.
【0020】以上のことから、特殊なインク等で形成し
た半導電性層を利用しなくても一般に入手しやすい導電
性ゴムや、汎用ゴム、プリント基板を利用してジョイス
ティックを安価に提供できることが判る。From the above, it is possible to provide a joystick at low cost by using generally available conductive rubber, general-purpose rubber, or a printed circuit board without using a semiconductive layer formed of a special ink or the like. I understand.
【0021】また、操作感を変えるため、ボタン部20を
押す力と多接触抵抗値の関係を変えることは、導電性ゴ
ム表面の微小突起tの大きさや数、導電性ゴムの抵抗値
又は導電性ゴムの硬度を変更することで可能である。微
小突起tが大きくなるほどまた数が少ないほど一定の力
に対する各接触抵抗値は大きくなる。Further, in order to change the operation feeling, changing the relationship between the pushing force of the button portion 20 and the multi-contact resistance value means that the size and the number of the fine protrusions t on the surface of the conductive rubber, the resistance value of the conductive rubber or the conductivity of the conductive rubber are changed. It is possible by changing the hardness of the rubber. The larger the microprotrusions t and the smaller the number, the larger each contact resistance value with respect to a constant force.
【0022】なお、上記実施形態1では、通常は接触抵
抗発生板2Bが導電ランドDX1,DX2, DY1,DY2に接
触しないようにしているが、これに限定されることな
く、通常時において、接触抵抗発生板2Bが導電ランド
DX1,DX2, DY1,DY2に軽く接触するようにしても良
い。
〔実施形態2〕図6はこの発明の実施形態2の力検出装
置Sの断面図を示している。In the first embodiment, the contact resistance generating plate 2B is normally prevented from coming into contact with the conductive lands DX1, DX2, DY1 and DY2. However, the contact resistance generating plate 2B is not limited to this. The resistance generating plate 2B may be lightly contacted with the conductive lands DX1, DX2, DY1, DY2. [Second Embodiment] FIG. 6 is a sectional view of a force detection device S according to a second embodiment of the present invention.
【0023】この力検出装置Sでは、操作部2は図6に
示すように、ボタン部20と、ボタン部20よりも直径が大
きい平面視円環状の取付部23と、前記ボタン部20の外周
面と取付部23の上端面とを全周で繋ぐ薄肉状の変形部24
とから構成された非導電性ゴム製のものであり、接触抵
抗発生板2Bとは別体に形成してある。In this force detecting device S, as shown in FIG. 6, the operating portion 2 includes a button portion 20, an attachment portion 23 having a circular ring shape in plan view having a diameter larger than that of the button portion 20, and an outer periphery of the button portion 20. Thin-walled deforming portion 24 that connects the surface and the upper end surface of the mounting portion 23 all around.
It is made of non-conductive rubber and is formed separately from the contact resistance generating plate 2B.
【0024】接触抵抗発生板2Bは図6に示すように、
上下面の外周部分はフラットf(この部分に微小突起t
があってもよい)に形成してあると共にその内側部分に
は上下面共に多数の微小突起tを形成してある。そし
て、この接触抵抗発生板2Bは図6に示す如く取付部23
と共に固定部3により固定されており、この固定状態に
おいて、下面側に形成された微小突起tが導電ランドD
X1,DX2, DY1,DY2に軽く接触するように、下面側に
形成されたフラットf面が共通導電ランドCに強く接触
するように、それぞれなっている。すなわち、接触抵抗
発生板2Bと導電ランドDX1,DX2, DY1,DY2との接
触抵抗は大きく、接触抵抗発生板2Bと共通導電ランド
DCとの接触抵抗は小さくなっている。The contact resistance generating plate 2B, as shown in FIG.
The outer peripheral portion of the upper and lower surfaces is flat f (the small protrusion t
The upper and lower surfaces are formed with a large number of minute protrusions t on the inner side thereof. The contact resistance generating plate 2B is attached to the mounting portion 23 as shown in FIG.
In addition, the minute protrusions t formed on the lower surface side are fixed to the conductive land D in this fixed state.
The flat f surface formed on the lower surface side is strongly contacted with the common conductive land C so as to lightly contact X1, DX2, DY1 and DY2, respectively. That is, the contact resistance between the contact resistance generating plate 2B and the conductive lands DX1, DX2, DY1, DY2 is large, and the contact resistance between the contact resistance generating plate 2B and the common conductive land DC is small.
【0025】なお、ボタン部20を押し込み操作しないと
きは、ボタン部20の下面は接触抵抗発生板2Bに接触し
ないようになっている。When the button portion 20 is not pushed, the lower surface of the button portion 20 does not come into contact with the contact resistance generating plate 2B.
【0026】ここで、操作部20を押し込むと、力の大き
さと方向に応じて、ボタン部20が接触抵抗発生板2Bを
押さえ付けることになり、実施形態1の場合と同様の原
理で、導電ランドDX1,DX2, DY1,DY2と共通導電ラ
ンドDC相互間の接触抵抗が変化することになる。なお
通常、微小突起tが導電ランドDX1,DX2, DY1,DY2
に接触しない様に構成しておいてもよい。
〔実施形態3〕この実施形態の力検出装置Sでは、図7
に示すように、ボタン状の操作部を無くし、接触抵抗発
生板2Bの上に可撓性を有する化粧パネル4を配置させ
てある。Here, when the operation portion 20 is pushed in, the button portion 20 presses the contact resistance generating plate 2B in accordance with the magnitude and direction of the force, and the principle is the same as that of the first embodiment. The contact resistance between the lands DX1, DX2, DY1, DY2 and the common conductive land DC changes. In addition, normally, the small protrusions t are the conductive lands DX1, DX2, DY1, DY2.
It may be configured so as not to come into contact with. [Third Embodiment] In the force detection device S of this embodiment, as shown in FIG.
As shown in FIG. 5, the button-shaped operation portion is eliminated, and the flexible makeup panel 4 is arranged on the contact resistance generating plate 2B.
【0027】したがって、上記化粧パネル4を指で押し
込むことにより、力の大きさ及び力の加わる位置に応じ
て、導電ランドDX1,DX2, DY1,DY2と共通導電ラン
ドDC相互間の各接触抵抗が変化する。
〔その他の実施形態〕上記実施形態では、基板上に4個
の導電ランドを形成してあるが、これに限定されること
なく、2個の導電ランドを形成してもよいし、8個の導
電ランドを形成してもよいし、それ以上の導電ランドを
形成してもよい。要するに力の加わっている方向を検出
する数に合わせて導電ランドを形成すればよいのであ
る。Therefore, by pushing the decorative panel 4 with a finger, the contact resistances between the conductive lands DX1, DX2, DY1, DY2 and the common conductive land DC are changed according to the magnitude of the force and the position to which the force is applied. Change. [Other Embodiments] In the above embodiment, four conductive lands are formed on the substrate, but the present invention is not limited to this, and two conductive lands may be formed or eight conductive lands may be formed. Conductive lands may be formed, or more conductive lands may be formed. In short, it is sufficient to form the conductive lands according to the number of detecting the direction in which the force is applied.
【0028】上記実施形態の力検出装置において、接触
抵抗発生板2Bが導電ランドに向かって押し込まれるよ
うな圧力を加えたときには、ほぼ同様の原理でその圧力
の分布を検出できる。In the force detecting device of the above embodiment, when a pressure is applied so that the contact resistance generating plate 2B is pushed toward the conductive land, the distribution of the pressure can be detected by substantially the same principle.
【0029】上記実施形態の力検出装置にかえて、接触
抵抗発生板を、少なくとも片面に多数の微小突起を有す
る非導電性のゴム又はエラストマーにより構成し、図8
に示すように、前記微小突起が存在する面に導電性のイ
ンクINC又は塗料を塗布したものとしてもよい。In place of the force detecting device of the above embodiment, the contact resistance generating plate is made of non-conductive rubber or elastomer having a large number of minute projections on at least one surface,
As shown in, the surface on which the fine protrusions are present may be coated with conductive ink INC or paint.
【0030】上記実施形態の力検出装置において、基板
1をフィルムに変えることができる。
〔この発明の実施形態の力検出装置の優れた点〕この力
検出装置は基本的には、導電ランド及び共通導電ランド
が形成された基板1と、接触抵抗発生板2Bと、固定部
3とから構成できる。したがって、特殊な半導電性層を
PETフィルムに印刷しなければならず且つ導体パター
ンと回路基板の接続のためコネクターや異方性導電テー
プ等が必要となる従来のものと比較すると、非常に安価
なものとなり、実装もしやすいものとなる。In the force detection device of the above embodiment, the substrate 1 can be changed to a film. [Advantages of Force Detection Device of Embodiment of the Present Invention] This force detection device basically includes a substrate 1 on which conductive lands and common conductive lands are formed, a contact resistance generating plate 2B, and a fixing portion 3. Can consist of Therefore, it is much cheaper than the conventional one, in which a special semi-conductive layer must be printed on the PET film and a connector or an anisotropic conductive tape is required for connecting the conductor pattern and the circuit board. It is easy to implement.
【0031】[0031]
【発明の効果】この発明は上記のような構成であるから
次の効果を有する。The present invention having the above-mentioned structure has the following effects.
【0032】発明の実施形態の欄の説明から明らかなよ
うに、低コストであり且つ実装しやすい力検出装置を提
供できた。As is apparent from the description of the section of the embodiment of the invention, it is possible to provide a force detecting device which is low in cost and easy to mount.
【図1】この発明の実施形態1の力検出装置の断面図。FIG. 1 is a sectional view of a force detection device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】前記力検出装置を構成する基板に形成される導
電ランドの平面図。FIG. 2 is a plan view of a conductive land formed on a substrate that constitutes the force detection device.
【図3】前記力検出装置のボタン部に力を作用させたと
きの断面図。FIG. 3 is a sectional view when a force is applied to a button portion of the force detection device.
【図4】前記導電ランド、共通導電ランド及び接触抵抗
発生板の関係を電気回路的に表現した図。FIG. 4 is a diagram in which the relationship between the conductive lands, the common conductive lands, and the contact resistance generation plate is expressed as an electric circuit.
【図5】この実施形態で採用できる応用回路の図。FIG. 5 is a diagram of an application circuit that can be used in this embodiment.
【図6】この発明の実施形態2の力検出装置の断面図。FIG. 6 is a sectional view of a force detection device according to a second embodiment of the present invention.
【図7】この発明の実施形態3の力検出装置の断面図。FIG. 7 is a sectional view of a force detection device according to a third embodiment of the present invention.
【図8】他の実施形態の接触抵抗発生板の断面図。FIG. 8 is a sectional view of a contact resistance generating plate according to another embodiment.
【図9】先行技術の力検出装置の概念図。FIG. 9 is a conceptual diagram of a prior art force detection device.
S 力検出装置 DX1 導電ランド DX2 導電ランド DY1 導電ランド DY2 導電ランド DC 共通導電ランド t 微小突起 1 基板 2 操作部 2A 操作主体 2B 接触抵抗発生板 20 ボタン部 21 薄板部 3 固定部 S force detector DX1 conductive land DX2 conductive land DY1 conductive land DY2 conductive land DC common conductive land t Small protrusion 1 substrate 2 operation part 2A Operation subject 2B Contact resistance generation plate 20 Button part 21 Thin plate 3 Fixed part
Claims (6)
上の導電ランドと、導電性を有するゴム又はエラストマ
ーにより構成され且つ前記導電ランドと対向する面に多
数の微小突起が形成されている接触抵抗発生板と、基板
又はフィルム上に形成され且つ前記接触抵抗発生板に常
に接触して電気的に接続状態にある共通導電ランドとを
具備しており、接触抵抗発生板の微小突起の形成面と導
電ランドとの間に間隙を設けると共に、共通導電ランド
と接触抵抗発生板との間に電位差を設け、前記接触抵抗
発生板を導電ランドに向かって押し込むような力又は圧
力を加えたときには、その力の大きさと方向又は圧力分
布に応じて微小突起が押し潰されてこの接触抵抗発生板
部分と導電ランドの接触面積が大きくなることにより接
触抵抗が小さくなり、これに伴って共通導電ランドと導
電ランド間の抵抗が小さくなるようにしてあることを特
徴とする力検出装置。1. A contact comprising two or more conductive lands formed on a substrate or a film, and a large number of minute projections formed on a surface facing the conductive lands, the contact being made of conductive rubber or elastomer. A resistance generating plate and a common conductive land formed on a substrate or a film and being in constant contact with and electrically connected to the contact resistance generating plate. And a conductive land, a gap is provided between the common conductive land and the contact resistance generating plate, and when a force or pressure is applied to push the contact resistance generating plate toward the conductive land, Depending on the magnitude and direction of the force or the pressure distribution, the small protrusions are crushed and the contact area between the contact resistance generating plate and the conductive land increases, so the contact resistance decreases. Along with this, the resistance between the common conductive land and the conductive land is reduced, and the force detecting device is characterized.
上の導電ランドと、少なくとも片面に多数の微小突起を
有する非導電性のゴム又はエラストマーにより構成され
且つ前記微小突起が存在する面に導電性のインク又は塗
料を塗布して成る接触抵抗発生板と、基板又はフィルム
上に形成され且つ前記接触抵抗発生板に常に接触して電
気的に接続状態にある共通導電ランドとを具備してお
り、接触抵抗発生板の微小突起の形成面と導電ランドと
の間に間隙を設けると共に、共通導電ランドと接触抵抗
発生板との間に電位差を設け、前記接触抵抗発生板を導
電ランドに向かって押し込むような力又は圧力を加えた
ときには、その力の大きさと方向又は圧力分布に応じて
微小突起が押し潰されてこの接触抵抗発生板部分と導電
ランドの接触面積が大きくなることにより接触抵抗が小
さくなり、これに伴って共通導電ランドと導電ランド間
の抵抗が小さくなるようにしてあることを特徴とする力
検出装置。2. A conductive surface formed of two or more conductive lands formed on a substrate or a film and a non-conductive rubber or elastomer having a large number of microscopic protrusions on at least one side. Of a contact resistance generating plate formed by applying a conductive ink or paint, and a common conductive land formed on a substrate or a film and always in contact with the contact resistance generating plate to be electrically connected. , A gap is provided between the surface of the contact resistance generating plate on which the minute protrusions are formed and the conductive land, and a potential difference is provided between the common conductive land and the contact resistance generating plate so that the contact resistance generating plate faces the conductive land. When a force or pressure that pushes in is applied, the minute protrusions are crushed according to the magnitude and direction of the force or the pressure distribution, and the contact area between the contact resistance generating plate and the conductive land is large. The force detecting device is characterized in that the contact resistance becomes smaller by increasing the contact resistance, and the resistance between the common conductive land and the conductive land becomes smaller accordingly.
ており、前記導電ランドと接触抵抗発生板との間に発生
する4個の接触抵抗の変化により、接触抵抗発生板に作
用しているX軸方向とY軸方向の力の大きさとその方向
又は圧力の分布を検出できるようにしてあることを特徴
とする請求項1又は2に記載の力検出装置。3. Four conductive lands are arranged at 90 ° intervals, and a change in four contact resistances generated between the conductive lands and the contact resistance generating plate acts on the contact resistance generating plate. The force detection device according to claim 1 or 2, wherein the magnitudes of the forces in the X-axis direction and the Y-axis direction and the directions or pressure distributions are detected.
ており、前記導電ランドと接触抵抗発生板との間に発生
する8個の接触抵抗の変化により、接触抵抗発生板に作
用している8方向の力の大きさとその方向又は圧力の分
布を検出できるようにしてあることを特徴とする請求項
1又は2に記載の力検出装置。4. Eight conductive lands are arranged at an interval of 45 °, and a change in eight contact resistances generated between the conductive lands and the contact resistance generating plate acts on the contact resistance generating plate. The force detection device according to claim 1 or 2, wherein the magnitude of the force in the eight directions and the direction or pressure distribution are detected.
れており、前記導電ランドと接触抵抗発生板との間に発
生する2個の接触抵抗の変化により、接触抵抗発生板に
作用しているX軸方向又はY軸方向の力の大きさとその
方向又は圧力の分布を検出できるようにしてあることを
特徴とする請求項1又は2に記載の力検出装置。5. Two conductive lands are arranged at an interval of 180 °, and a change in two contact resistances generated between the conductive lands and the contact resistance generating plate acts on the contact resistance generating plate. The force detection device according to claim 1 or 2, wherein the magnitude of the force in the X-axis direction or the Y-axis direction and the distribution of the direction or the pressure are detected.
起が、導電ランド群に常に接触していることを特徴とす
る請求項1乃至5のいずれかに記載の力検出装置。6. The force detecting device according to claim 1, wherein the minute protrusions formed on the contact resistance generating plate are in constant contact with the conductive land group.
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