專利名稱：力傳感器組件的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種使用了力傳感器的裝置用的力傳感器組件。
背景技術：
在日本特表2008-515089號公報中，作為使用了力傳感器的裝置的一例，公開了在板的四角或周圍配置了力傳感器的以往的觸摸板輸入裝置。在該裝置中，用4個力傳感器接受被施加在觸摸板上的推壓力，計算與從各力傳感器輸出的推壓力成比例的信號的平衡，從而確定操作者正觸摸的板的位置。先有技術文獻專利文獻專利文獻I :日本特表2008-515089號公報

發明內容
發明要解決的問題在以往的結構中，為了提高觸摸位置的確定精度，提高被施加在板上的推壓力，增大力傳感器的輸出。然而，如為了從力傳感器獲得大的輸出而用強的力推壓板，則存在力傳感器破損的危險。本發明的目的在于提供一種消除了力傳感器破損的危險的力傳感器組件。用于解決問題的手段使用本發明的力傳感器組件的裝置具有受壓構件、底座構件、以及3個以上的力傳感器；該受壓構件具有施加推壓力的表面；該底座構件與受壓構件的背面相向；該3個以上的力傳感器相互隔開規定的間隔，配置在受壓構件與底座構件之間，輸出為了確定施加了推壓力的位置所需要的信息。在本發明中，3個以上的力傳感器通過保持機構配置在受壓構件與底座構件之間。保持機構按這樣的方式構成，即，在未在受壓構件的表面上施加推壓力的狀態下分別向力傳感器賦予規定的偏壓力，當在表面施加了推壓力時，與推壓力的大小成比例地使偏壓力減少。使用這樣的保持機構，則施加在受壓構件的推壓力越大，偏壓力越減少。結果，賦予力傳感器的力隨著推壓力增大而減小。結果，操作者在一般的感覺下強有力地對受壓構件進行推壓，力傳感器也不會破損。另外，增大了推壓力時的力傳感器的輸出的變化量與推壓力成比例地增大，所以，位置的確定精度提高。保持機構的具體的構成為任意。例如，保持機構可形成為這樣的結構，即，具有第一附屬構件、第二附屬構件、以及偏壓力賦予單元；該第一附屬構件被定位在受壓構件與底座構件之間的空間內，具有安裝力傳感器的傳感器安裝部，被固定在受壓構件及底座構件的一方的構件上；該第二附屬構件具有按在其間隔著力傳感器的方式與傳感器安裝部相向的偏壓力賦予部，被固定在受壓構件及底座構件的另一方的構件上；該偏壓力賦予單元在未在受壓構件的表面施加推壓力的狀態下通過偏壓力賦予部賦予力傳感器偏壓力。如這樣使用第一及第二附屬構件，則保持機構的結構變得簡單。
另外，第一附屬構件最好具有固定部，該固定部與傳感器安裝部一體形成，固定在底座構件上。另外，在該場合，力傳感器位于第一附屬構件的傳感器安裝部與第二附屬構件的偏壓力賦予部之間。另外，偏壓力賦予單元配置在第二附屬構件的偏壓力賦予部與底座構件之間。偏壓力賦予單元按這樣的方式構成，即，在施加在受壓構件的推壓力作用下按能夠恢復的方式變形，如推壓力被取消，則恢復為原來的形狀，對受壓構件賦予使受壓構件返回到原來的位置的恢復力。如形成為這樣的構成，則傳感器安裝部及偏壓力賦予部作為相對于底座構件的受壓構件的限位部起作用。因此，即使對受壓構件施加極端大的推壓力，受壓構件也不會破損。另外，如施加在受壓構件的推壓力被解除，則受壓構件恢復到原來的位置。而且，為了增大恢復力，最好在傳感器安裝部與固定在受壓構件上的第二附屬構件的固定部之間設置追加偏壓力賦予單元；該追加偏壓力賦予單元在推壓力作用下按能夠恢復的方式變形，如推壓力被取消，則恢復為原來的形狀，對受壓構件賦予使受壓構件返回到原來的位置的恢復力。另外，最好第一及第二附屬構件、偏壓力賦予單元以及追加偏壓力賦予單元組合而構成I個力傳感器組件。如使用這樣的力傳感器組件，則觸摸板輸入裝置的組裝變得容易。保持機構的結構不限于上述結構。例如將第一附屬構件的固定部形成為具有與傳感器安裝部平行地延伸的平行部和連接傳感器安裝部的一端與平行部的一端的連接部的結構，將第二附屬構件的固定部形成為具有與偏壓力賦予部平行地延伸的平行部和連接偏壓力賦予部的一端與平行部的一端的連接部的結構。而且，按傳感器安裝部與偏壓力賦予部相向、第一附屬構件的連接部與第二附屬構件的連接部平行地排列的方式組合第一及第二附屬構件。另外，在第一附屬構件的傳感器安裝部與第二附屬構件的平行部之間配置偏壓力賦予單元。該場合，偏壓力賦予單元也按這樣的方式構成，即，在施加在受壓構件上的推壓力的作用下按能夠恢復的方式變形，如推壓力被取消，則恢復為原來的形狀，對受壓構件賦予使受壓構件返回到原來的位置的恢復力。如這樣構成保持結構，則與上述保持結構同樣地動作。另外，傳感器安裝部及偏壓力賦予部作為相對于底座構件的受壓構件的限位部起作用。偏壓力賦予單元及追加偏壓力賦予單元最好由彈簧或彈性構件構成。本發明的優選的觸摸板輸入裝置用傳感器組件的保持機構具有第一附屬構件、第二附屬構件、以及偏壓力賦予單元；該第一附屬構件被定位在受壓構件與底座構件之間的空間內，具有安裝力傳感器的傳感器安裝部，被固定在受壓構件及底座構件的一方的構件上；該第二附屬構件具有按在其間隔著力傳感器的方式與傳感器安裝部相向的偏壓力賦予部，被固定在受壓構件及底座構件的另一方的構件上；該偏壓力賦予單元在未在受壓構件的表面施加推壓力的狀態下通過偏壓力賦予部賦予力傳感器偏壓力。另外，第一附屬構件具有固定部，該固定部與傳感器安裝部一體形成，固定在底座構件上；第二附屬構件具有固定部，該固定部與偏壓力賦予部一體形成，固定在受壓構件上。另外，力傳感器位于第一附屬構件的傳感器安裝部與第二附屬構件的偏壓力賦予部之間。另外，偏壓力賦予單元配置在第二附屬構件的偏壓力賦予部與底座構件之間。另外，在傳感器安裝部與固定在受壓構件上的第二附屬構件的固定部之間設置追加偏壓力賦予單元，該追加偏壓力賦予單元在推壓力作用下按能夠恢復的方式變形，如推壓力被取消，則恢復為原來的形狀，對受壓構件賦予使受壓構件返回到原來的位置的恢復力。


圖I(A) (C)為在觸摸板輸入裝置中適用了本發明的力傳感器組件的第I實施方式的例子的俯視圖、正視圖、以及右側視圖。圖2為圖I的觸摸板輸入裝置的分解立體圖。圖3為圖I(B)的III-III線放大剖視圖。圖4為用于說明圖I所示第I實施方式的力傳感器組件的配置的圖。圖5為表示第2實施方式的主要部分的圖。圖6為表示第3實施方式的主要部分的圖。
具體實施例方式下面參照附圖詳細說明本發明的實施方式。圖I(A) (C)為適用了本發明的力傳感器組件的第I實施方式的觸摸板輸入裝置I的俯視圖、正視圖、以及右側視圖。圖2為圖I的觸摸板輸入裝置I的分解立體圖。圖3為圖I(B)的III-III線放大剖視圖。該觸摸板輸入裝置I具有作為受壓構件的板構件3、底座構件5、以及4個本發明實施方式的力傳感器組件7 ;該板構件3具有操作者施加推壓力的表面；該底座構件5與板構件3的背面相向；該4個力傳感器組件7相互之間隔開規定間隔地配置在板構件3與底座構件5之間， 輸出為了確定施加了推壓力的位置所需要的信息。如圖2所示，板構件3由丙烯酸樹脂制的透明的觸摸板31和丙烯酸樹脂制的框體32構成。觸摸板31通過超聲波熔接等接合在框體32的上面。在位于框體32的縱向的兩端的一對側壁33上，在橫向(與縱向及厚度方向垂直的方向)的兩端部分別形成2個安裝孔34。底座構件5在底座主體部51的縱向兩端具有厚度比底座主體部51更薄的一對凸緣部52。另外,在一對凸緣部52的橫向(與底座主體部51的縱向及厚度方向垂直的方向) 的兩端部分別各形成2個安裝孔53。另外，在底座主體部51的側面上，在橫向的兩端部分別形成嵌合用凸部54。利用框體32的安裝孔34和設在底座構件5的凸緣部52的安裝孔 53等，將4個力傳感器組件7安裝在板構件3和底座構件5的四角。如圖3所示，本實施方式的力傳感器組件7由力傳感器71和保持機構72構成。保持機構72由第一附屬構件73、第二附屬構件74、偏壓力賦予單元77、以及追加偏壓力賦予單元78構成。第一附屬構件73具有傳感器安裝部73a和固定部73b ;該傳感器安裝部73a 被定位在板構件3的側壁33與底座構件5的凸緣部52之間的空間內，安裝力傳感器71 ;該固定部73b與傳感器安裝部73a —體地形成，被固定在底座構件5的凸緣部52上。固定部 73b具有平行于傳感器安裝部73a延伸的平行部73c和連接傳感器安裝部73a的一端與平行部73c的一端的連接部73d。在本實施方式中，平行部73c與底座構件5的凸緣部52接觸，連接部73d與底座主體部51的側面接觸。在平行部73c上形成與設于凸緣部52上的 2個安裝孔53對齊的貫通孔73e (參照圖2)。在對齊了的安裝孔53和貫通孔73e中螺旋接合螺釘75。另外，在連接部73d上形成與設于底座主體部51的側壁上的一對嵌合用凸部 54嵌合的一對貫通孔73f。
第二附屬構件74固定在板構件3的框體32的側壁33的內壁面上。第二附屬構件74 —體地具有按使力傳感器71處在其間的方式與傳感器安裝部73a相向的偏壓力賦予部74a和固定部74b。固定部74b具有與偏壓力賦予部74a平行地延伸的平行部74c和連接偏壓力賦予部74a的一端與平行部74c的一端的連接部74d。第一及第二附屬構件73及 74按傳感器安裝部73a與偏壓力賦予部74a相向、第一附屬構件73的連接部73d與第二附屬構件74的連接部74d平行地排列的方式組合。另外，在第一附屬構件73的傳感器安裝部73a與第二附屬構件74的平行部74c之間配置偏壓力賦予單元。在本實施方式中，平行部74c和連接部74d的一部分與框體32的側壁33的內壁部接觸。在平行部74c上形成貫通孔74f (圖2)，該貫通孔74f與設在框體32的側壁33的內壁部的圖中未表示的一對嵌合用凸部嵌合。另外，在連接部74d上形成與設于側壁33的一對安裝孔34對齊的一對貫通孔74e。在對齊了的安裝孔34與貫通孔74e中分別螺旋接合螺釘76。力傳感器71固定在第一附屬構件73的傳感器安裝部73a上，位于傳感器安裝部 73a與第二附屬構件74的偏壓力賦予部74a之間。在本實施方式中，作為力傳感器71，使用公開于日本專利第3830906號等的半導體力傳感器。該半導體力傳感器具有在膜片狀的半導體基片上配置了球體的結構，輸出與施加在球體上的力成比例的信號。另外，在第二附屬構件74的偏壓力賦予部74a與位于底座構件5的凸緣部52上的第一附屬構件73的平行部73c之間配置由2根螺旋彈簧構成的偏壓力賦予單元77。在2根螺旋彈簧的一端的內部插入2根螺釘75的前端部。偏壓力賦予單元77在被施加在板構件3上的推壓力的作用下按能夠恢復的方式變形，如取消推壓力，則恢復為原來的形狀，對板構件3賦予使板構件 3返回到原來的位置的恢復力。另外，在本實施方式中，在傳感器安裝部73a與固定在板構件3上的第二附屬構件74的固定部74b的平行部74c之間設置由2根螺旋彈簧構成的追加偏壓力賦予單元78，該追加偏壓力賦予單元78在推壓力作用下按能夠恢復的方式變形， 如推壓力被取消，則恢復為原來的形狀，對板構件3賦予使板構件3返回到原來的位置的恢復力。嵌合在設于第二附屬構件74的平行部74c上的貫通孔中而突出的嵌合用凸部的前端嵌合在構成追加偏壓力賦予單元78的2根螺旋彈簧的一端的內部。如形成為這樣的構成，則傳感器安裝部73a及偏壓力賦予部74a作為相對于底座構件5的板構件3的限位部起作用。因此，即使對板構件3施加極端大的推壓力，板構件3 也不會破損。另外，如解除被施加在板構件上的推壓力，則由偏壓力賦予單元77和追加偏壓力賦予單元78的恢復力使板構件3迅速地返回到原來的位置。另外，在本實施方式中， 組合第一及第二附屬構件73及74、偏壓力賦予單元77以及追加偏壓力賦予單元78，構成 I個力傳感器組件。如使用這樣的力傳感器組件，則觸摸板輸入裝置I的組裝變得容易。按照本實施方式的觸摸板輸入裝置I，在推壓力未施加在板構件的表面的狀態下， 偏壓力賦予單元77及追加偏壓力賦予單元78協同動作，在使第二附屬構件74從底座構件 5離開(向力傳感器71側推壓偏壓力賦予部74a)的方向上施加彈性力。雖然僅用偏壓力賦予單元77也能夠獲得必要的偏壓力，但如使用追加偏壓力賦予單元78，則能夠更可靠地對偏壓力賦予部74a賦予偏壓力。另外,如在板構件3的表面施加推壓力，則偏壓力賦予單元77及追加偏壓力賦予單元78變形(積蓄勢能)，與推壓力的大小成比例地減少偏壓力。 結果，施加在板構件3上的推壓力越大，則偏壓力越減少。另外，施加在力傳感器71上的力隨著推壓力增大而減小。結果，即使操作者按一般的感覺強力地推壓板構件3，力傳感器也不會破損。另外，增大了推壓力時的力傳感器71的輸出的變化量與推壓力成比例地變大。在圖I的裝置中，如圖4所示，在板構件3的縱向上相向的2個力傳感器組件7相對于在與板構件3的縱向垂直的方向上延伸的中心線C成為線對稱地配置。這樣，能夠使用通用的力傳感器組件7。在上述實施方式中，使用偏壓力賦予單元77及追加偏壓力賦予單元78，但當然也可如圖5所示第2實施方式那樣不在保持機構172中使用追加偏壓力賦予單元78，而是僅使用偏壓力賦予單元77。而且，在該場合，第二附屬構件174不需要在內部配置追加偏壓力賦予單元，為此，連接部174d的長度能夠比圖3及圖4的第二附屬構件74的連接部74d的長度更短。為此，按照本實施方式，能夠減小力傳感器組件107的高度尺寸。另外，當然也可如圖6所示第3實施方式那樣，不使用圖3及圖4所示的偏壓力賦予單元77，而是在保持機構272中僅使用追加偏壓力賦予單元278。而且，在該場合，第二附屬構件274不需要在內部配置與偏壓力賦予單元77相當的構件，所以，連接部273d的長度能夠形成得比圖3及圖4的第一附屬構件73的連接部73d的長度更短。為此，按照本實施方式，能夠減小力傳感器組件207的高度尺寸。在第3實施方式中，追加偏壓力賦予單元 278構成權利要求的偏壓力賦予單元。在上述實施方式中，由螺旋彈簧構成偏壓力賦予單元及追加偏壓力賦予單元，但當然能夠使用彈性構件、海綿狀構件、在內部充填了空氣的空氣緩沖構件等代替螺旋彈簧。在圖I的裝置中，使用4個力傳感器，但如能夠獲得為了確定在板構件施加了推壓力的位置所需要的信息，則力傳感器的數量在3個以上為任意。在上述說明中，說明了在觸摸板輸入裝置中適用了本發明的力傳感器組件的場合，但本發明的力傳感器組件當然也可適用在如滑動開關那樣相應于操作量改變輸出的開關裝置、測量載荷的載荷測量儀等。產業上利用的可能性按照本發明，即使強有力地推壓受壓構件，力傳感器也不會破損，而且能夠使增大了推壓力時的力傳感器的輸出變化量與推壓力成比例地增大。符號的說明I觸摸板輸入裝置3板構件5底座構件7力傳感器組件31觸摸板32 框體33 側壁34安裝孔51底座主體部52凸緣部71力傳感器72保持機構73第一附屬構件
8
73a傳感器安裝部
73b固定部
74第二附屬構件
74a偏壓力賦予部
74b固定部
77偏壓力賦予單元
78追加偏壓力賦予單元
權利要求
1.一種力傳感器組件，該力傳感器組件用于這樣的裝置，該裝置具有受壓構件、底座構件、以及I個以上的力傳感器；該受壓構件具有施加推壓力的表面；該底座構件與上述受壓構件的背面相向；該I個以上的力傳感器相互隔開規定的間隔，配置在上述受壓構件與上述底座構件之間，檢測上述推壓力；其特征在于具有在上述受壓構件與上述底座構件之間保持上述力傳感器的保持機構；上述保持機構按這樣的方式構成，即，在上述推壓力未施加在上述受壓構件的上述表面上的狀態下對上述力傳感器賦予規定的偏壓力，當在上述表面施加了推壓力時，與上述推壓力的大小成比例地使上述偏壓力減少。
2.根據權利要求I所述的力傳感器組件，其特征在于上述保持機構具有第一附屬構件、第二附屬構件、以及偏壓力賦予單元；該第一附屬構件被定位在上述受壓構件與上述底座構件之間的空間內，具有安裝上述力傳感器的傳感器安裝部，被固定在上述受壓構件及上述底座構件的一方的構件上；該第二附屬構件具有按在其間隔著上述力傳感器的方式與上述傳感器安裝部相向的偏壓力賦予部，被固定在上述受壓構件及上述底座構件的另一方的構件上；該偏壓力賦予單元在未在上述受壓構件的表面施加上述推壓力的狀態下通過上述偏壓力賦予部賦予上述力傳感器偏壓力。
3.根據權利要求2所述的力傳感器組件，其特征在于上述第一附屬構件具有固定部， 該固定部與上述傳感器安裝部一體形成，固定在上述底座構件上；上述第二附屬構件具有固定部，該固定部與上述偏壓力賦予部一體形成，固定在上述受壓構件上；上述力傳感器位于上述第一附屬構件的上述傳感器安裝部與上述第二附屬構件的上述偏壓力賦予部之間；上述偏壓力賦予單元配置在上述第二附屬構件的上述偏壓力賦予部與上述底座構件之間；上述偏壓力賦予單元按這樣的方式構成，即，在施加在上述受壓構件的上述推壓力作用下按能夠恢復的方式變形，如上述推壓力被取消，則恢復為原來的形狀，對上述受壓構件賦予使上述受壓構件返回到原來的位置的恢復力。
4.根據權利要求3所述的力傳感器組件，其特征在于在上述傳感器安裝部與固定在上述受壓構件上的上述第二附屬構件的上述固定部之間設置追加偏壓力賦予單元；該追加偏壓力賦予單元在上述推壓力作用下按能夠恢復的方式變形，如上述推壓力被取消，則恢復為原來的形狀，對上述受壓構件賦予使上述受壓構件返回到原來的位置的恢復力。
5.根據權利要求4所述的力傳感器組件，其特征在于上述第一及第二附屬構件、上述偏壓力賦予單元以及上述追加偏壓力賦予單元組合而構成I個力傳感器組件。
6.根據權利要求2所述的力傳感器組件，其特征在于上述第一附屬構件的上述固定部具有與上述傳感器安裝部平行地延伸的平行部和連接上述傳感器安裝部的一端與上述平行部的一端的連接部，上述第二附屬構件的上述固定部具有與上述偏壓力賦予部平行地延伸的平行部和連接上述偏壓力賦予部的一端與上述平行部的一端的連接部；按上述傳感器安裝部與上述偏壓力賦予部相向、上述第一附屬構件的上述連接部與上述第二附屬構件的上述連接部平行地排列的方式組合上述第一及第二附屬構件；在上述第一附屬構件的上述傳感器安裝部與上述第二附屬構件的上述平行部之間配置上述偏壓力賦予單元；上述偏壓力賦予單元按這樣的方式構成，即，在施加在上述受壓構件上的上述推壓力的作用下按能夠恢復的方式變形，如上述推壓力被取消，則恢復為原來的形狀，對上述受壓構件賦予使上述受壓構件返回到原來的位置的恢復力。
7.根據權利要求2 6中任何一項所述的力傳感器組件，其特征在于上述偏壓力賦予單元由彈簧或彈性構件構成。
8.根據權利要求4所述的力傳感器組件，其特征在于上述追加偏壓力賦予單元由彈簧或彈性構件構成。
全文摘要
本發明提供一種消除了傳感器破損的危險而且能夠提高觸摸位置的確定精度的力傳感器組件。相互隔開規定的間隔地在受壓構件(3)與底座構件(5)之間配置輸出為了確定施加了推壓力的位置所需要的信息的3個以上的力傳感器(71)。3個以上的力傳感器(71)通過保持機構(72)配置在受壓構件(3)與底座構件(5)之間，該保持機構(72)按這樣的方式構成，即，在未在受壓構件(3)的表面上施加推壓力的狀態下分別向力傳感器(71)賦予規定的偏壓力，當在受壓構件(3)的表面施加了推壓力時，與推壓力的大小成比例地使偏壓力減少。
文檔編號G01L1/00GK102589754SQ20121000286
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月6日 優先權日2011年1月7日
發明者林雅人 申請人:北陸電氣工業株式會社