力傳感器的製造方法

2023-09-19 08:49:40

力傳感器的製造方法
【專利摘要】圓柱環形檢測器（130）被配置在固定在支撐基板（210）的上表面的中央部分上的柱狀體（110）的外周。柱狀體（110）和環形檢測器（130）之間的空間由薄的柔性連接部件（120）（隔膜）連接。墊圈形絕緣基板（300）被配置在支撐基板（210）的上表面，單獨的固定電極（E1至E5）形成於其上表面上，且它們與由環形檢測器（130）的下表面組成的位移電極一起構成電容元件。在環形檢測器（130）上施加外力時，柔性連接部件（120）撓曲從而引起位移，這被檢測為電容元件的電容值的變化。環形檢測器（130）的外周部分的上部分構成向外部突出的外部突出部（140）。在外部突出部（140）的下部分的下面，安裝了從支撐基板（210）的上表面的外周部分向上突出的位移控制部（220）。環形檢測器（130）的位移被限制在在突出部（140）和位移控制部（220）之間形成的垂直間隙（Sz）和橫向間隙（Sr）的範圍內。
【專利說明】力傳感器

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種力傳感器，具體地涉及一種在結構體的一部分上具有在外力的作用下撓曲的柔性變形部，從而以電氣的方式檢測由柔性變形部的變形造成的位移的力傳感器。

【背景技術】
[0002]現有市售的是這樣一種類型的力傳感器，即在該力傳感器中，外力施加在由柔性薄板製成的隔膜部分，從而電氣地檢測隔膜部分的變形狀態並且還檢測所施加的外力的大小及其方向。這種類型的傳感器在結構上相對簡單且可保持低的生產成本，且可在各種工業中的許多應用中用作大批量生產的產品。
[0003]一種用於電氣檢測隔膜部分的變形狀態的方法包括:利用靜電電容元件的方法；利用壓阻元件的方法和利用壓電元件的方法。這些元件中的每一個被配置在多個部位以檢測隔膜部分處的每個位置的位移作為電信號，從而使得能夠獨立地檢測所施加的外力在XYZ三維正交坐標系中的每個坐標軸的方向上的分量的大小。
[0004]例如，在下文給出的專利文獻I和2中，公開了一種力傳感器，其能夠利用靜電電容元件來檢測隔膜部分的每個部位的位移，從而獨立地檢測在每個坐標軸方向上施加的力。進一步，在專利文獻3和4中，公開了一種力傳感器，其基於安裝在隔膜部分的各個部位上的壓阻元件的電阻的變化來檢測每個坐標軸方向上的力。在專利文獻5和6中，公開了一種多軸傳感器，其基於在壓電元件處出現的電荷檢測隔膜部分的每個部位的位移，檢測作為外力和科裡奧利力而施加的基於加速度的力，從而檢測每個坐標軸的方向上的加速度和繞每個坐標軸的角速度。
[0005]每個上述傳感器的隔膜部分用作柔性變形部分，其引起柔性變形並在施加外力時經歷變形，但在沒有發現外力時恢復到原始狀態。一般而言，為了提高力的檢測靈敏度，需要通過減小隔膜部分的厚度或由很容易被撓曲的材料製造隔膜部分來增加隔膜部分的柔性。然而，過大外力的施加會導致超出隔膜部分上的彈性變形的限制的過大撓曲。此過大撓曲會造成問題，例如，隔膜部分可能不會恢復到原始形狀且隔膜部分可在移除外力後破裂。特別而言，在組裝有施加非常微小外力時就引起撓曲的敏感隔膜部分的具有高靈敏度的力傳感器中，在施加過大外力時，隔膜部分很可能破裂。因此，在專利文獻7中，公開了一種技術:止擋元件被用於控制位移，以使得即使在施加過大外力時，隔膜部分也經歷預定容差內的位移。
[0006]現有技術文獻
[0007]專利文獻
[0008]專利文獻1:日本未經審查的專利
【發明者】岡田和廣, 江良聰, 岡田美穗 申請人:株式會社和廣