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JPH0697194B2 - Piezoelectric pressure distribution sensor - Google Patents

Piezoelectric pressure distribution sensor

Info

Publication number
JPH0697194B2
JPH0697194B2 JP14050586A JP14050586A JPH0697194B2 JP H0697194 B2 JPH0697194 B2 JP H0697194B2 JP 14050586 A JP14050586 A JP 14050586A JP 14050586 A JP14050586 A JP 14050586A JP H0697194 B2 JPH0697194 B2 JP H0697194B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
piezoelectric
pressure distribution
unknown object
piezoelectric element
piezoelectric elements
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.)
Expired - Lifetime
Application number
JP14050586A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS62297735A (en
Inventor
十八 尾田
二郎 井上
宏 中谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
Priority to JP14050586A priority Critical patent/JPH0697194B2/en
Publication of JPS62297735A publication Critical patent/JPS62297735A/en
Publication of JPH0697194B2 publication Critical patent/JPH0697194B2/en
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、圧電素子を利用した圧力センサ、特に圧力
分布を検出するためのセンサの構造に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a pressure sensor using a piezoelectric element, and more particularly to a structure of a sensor for detecting a pressure distribution.

[従来の技術] 従来より、圧力センサとしては、シリコン半導体の抵
抗値変化または容量変化を利用したもの、加圧力によ
り抵抗値の変化する感圧導電ゴムを利用したもの、なら
びに発光素子と受光素子とを配置し、受圧によるシリ
コンゴム層の厚み変化を光量の変化として検知するもの
などが知られている。
[Prior Art] Conventionally, as a pressure sensor, one using a change in resistance value or capacitance of a silicon semiconductor, one using a pressure-sensitive conductive rubber whose resistance value changes according to a pressing force, and a light emitting element and a light receiving element It is known to dispose and detect changes in the thickness of the silicon rubber layer due to pressure reception as changes in the amount of light.

[発明が解決しようとする問題点] しかしながら、シリコン半導体を用いたものでは、圧
力センサとしての感度および精度の点では優れている
が、圧力分布の測定を正確に行なうことはできない。こ
れは、1個のセンサチップが、数mm径と比較的大きいた
め、多数のセンサチップを配しても正確に圧力分布を測
定することができないからである。したがって、シリコ
ン半導体を用いた圧力分布センサは実現されていない。
[Problems to be Solved by the Invention] However, the one using a silicon semiconductor is excellent in sensitivity and accuracy as a pressure sensor, but cannot accurately measure the pressure distribution. This is because one sensor chip has a relatively large diameter of several mm, so that even if many sensor chips are arranged, the pressure distribution cannot be accurately measured. Therefore, a pressure distribution sensor using a silicon semiconductor has not been realized.

他方、感圧導電ゴムを用いるものにあっては、圧力分
布を検出し得るとも考えられるが、導電ゴムの弾性に依
存するので信頼性、安定性ならびに精度の点で問題があ
った。
On the other hand, in the case where the pressure-sensitive conductive rubber is used, it is considered that the pressure distribution can be detected, but since it depends on the elasticity of the conductive rubber, there is a problem in reliability, stability and accuracy.

さらに、シリコンゴムと光学的測定手段とを組合わせ
たものにあっては、シリコンゴム層の変形を利用するも
のであるため、除圧後の回復に比較的長い時間を要する
という問題があった。さらに、シリコンゴム層が経時的
に劣化したり、あるいは光学的手段を組合わせるもので
あるため機構が複雑になるという問題もあった。
Further, the combination of the silicone rubber and the optical measuring means utilizes the deformation of the silicone rubber layer, so that there is a problem that the recovery after depressurization requires a relatively long time. . Further, there is a problem that the silicone rubber layer deteriorates with time or the mechanism becomes complicated because it is a combination of optical means.

それゆえに、この発明の目的は、圧力分布を正確に検出
することができ、かつ信頼性および安定性に優れた圧力
分布センサを提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to provide a pressure distribution sensor that can accurately detect the pressure distribution and that is excellent in reliability and stability.

[問題点を解決するための手段] この発明の圧力分布センサは、高剛性の圧電素子を利用
するものである。すなわち、未知物体との接触部に配列
されかつ接触部に向く面にそれぞれ電極が形成されると
ともに各前記電極に接続される引出電極が形成された複
数個の高剛性圧電素子と、一端が出力端に接続されると
ともに複数個の高剛性圧電素子の各引出電極に選択的に
接続可能とされたスイッチとを備え、各高剛性圧電素子
に発生した電荷の各々を、スイッチの切換により読出す
ことにより、接触部の圧力分布を検出することが可能と
されているものである。
[Means for Solving Problems] The pressure distribution sensor of the present invention uses a highly rigid piezoelectric element. That is, a plurality of high-rigidity piezoelectric elements arranged at a contact portion with an unknown object and having extraction electrodes connected to the electrodes and electrodes formed on the surfaces facing the contact portions respectively, and one end outputs A switch which is connected to the end and which can be selectively connected to each extraction electrode of a plurality of high-rigidity piezoelectric elements, and each of the charges generated in each high-rigidity piezoelectric element is read out by switching the switches. This makes it possible to detect the pressure distribution at the contact portion.

高剛性圧電素子としては、たとえば圧電セラミックス、
あるいは圧電性単結晶などが用いられ得る。
As the high-rigidity piezoelectric element, for example, piezoelectric ceramics,
Alternatively, a piezoelectric single crystal or the like can be used.

[作用] この発明では、圧電セラミックスあるいは圧電性単結晶
のような比較的剛性の高い圧電材料によりなる圧電素子
が、未知物体に接触し、各圧電素子における圧電効果に
より、各圧電素子の接触している部分における圧力が検
出される。圧電素子は、複数個配列されており、スイッ
チを切換えることにより、未知物体が接触する複数個の
圧電素子の各々における圧力変化が読出され、これに基
づき、圧力分布が検出される。
[Operation] In the present invention, the piezoelectric element made of a piezoelectric material having relatively high rigidity such as piezoelectric ceramics or piezoelectric single crystal comes into contact with an unknown object, and the piezoelectric effect of each piezoelectric element causes the contact of each piezoelectric element. The pressure in the open part is detected. A plurality of piezoelectric elements are arranged, and by switching a switch, the pressure change in each of the plurality of piezoelectric elements with which an unknown object comes into contact is read, and the pressure distribution is detected based on this.

[実施例の説明] 第1図は、この発明の一実施例の構成を示す斜視図であ
る。第1図に示す実施例では、導電性材料よりなる支持
部材1(想像線で示す)上に、複数個の圧電素子2が固
定されている。各圧電素子2は、支持部材1と接する面
と反対側の面に、電極3を有し、各電極3に連なって、
引出電極4が側面に形成されている。
Description of Embodiments FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of an embodiment of the present invention. In the embodiment shown in FIG. 1, a plurality of piezoelectric elements 2 are fixed on a support member 1 (shown by an imaginary line) made of a conductive material. Each piezoelectric element 2 has an electrode 3 on the surface opposite to the surface in contact with the support member 1, and is connected to each electrode 3
The extraction electrode 4 is formed on the side surface.

各圧電素子2の、他方電極は、第1図では図示されてい
ないが、支持部材1と当接する面に形成されている。
Although not shown in FIG. 1, the other electrode of each piezoelectric element 2 is formed on the surface that comes into contact with the support member 1.

各圧電素子2は、圧電セラミックスもしくは圧電性単結
晶等の剛性の高い圧電材料により構成されている。
Each piezoelectric element 2 is made of a highly rigid piezoelectric material such as piezoelectric ceramics or piezoelectric single crystal.

複数個の圧電素子2の各引出電極4は、それぞれ、スイ
ッチ7に接続されており、他方、各圧電素子2の他方電
極は、支持部材1を介して出力取出用接続ライン8に電
気的に接続されている。スイッチ7と出力端とは接続ラ
イン9で電気的に接続されており、この接続ライン9と
接続ライン8との間にコンデンサ10が挿入されてい。す
なわち、コンデンサ10は、各圧電素子2に並列に接続さ
れている。
Each extraction electrode 4 of the plurality of piezoelectric elements 2 is connected to a switch 7, while the other electrode of each piezoelectric element 2 is electrically connected to an output extraction connection line 8 via a support member 1. It is connected. The switch 7 and the output end are electrically connected by a connection line 9, and a capacitor 10 is inserted between the connection line 9 and the connection line 8. That is, the capacitor 10 is connected in parallel to each piezoelectric element 2.

第1図に示した圧力分布センサでは、各圧電素子2の電
極3側から未知物体が当接される。このとき、各圧電素
子2に未知物体が接触加圧することにより、接触してい
る圧電素子2において圧電効果が生じる。よって、スイ
ッチ7を順次切換えることにより、各圧電素子2におけ
る圧力を検出することができ、したがって各圧電素子2
における圧力を順次検出することにより圧力分布を知る
ことができる。
In the pressure distribution sensor shown in FIG. 1, an unknown object is brought into contact with each piezoelectric element 2 from the electrode 3 side. At this time, an unknown object contacts and pressurizes each piezoelectric element 2, so that a piezoelectric effect is generated in the piezoelectric elements 2 in contact with each other. Therefore, the pressure in each piezoelectric element 2 can be detected by sequentially switching the switches 7, and therefore each piezoelectric element 2 can be detected.
The pressure distribution can be known by sequentially detecting the pressure at.

なお、スイッチ7として、各圧電素子2の引出電極4
と、出力端との間にマルチプレクサを接続し、該マルチ
プレクサの入力ラインを選択する制御信号をマルチプレ
クサに与えることにより、各圧電素子2における圧力変
化を検出することができ、その場合各圧電素子2を順次
操作することにより、圧力分布を瞬時に知ることができ
る。
In addition, the extraction electrode 4 of each piezoelectric element 2 is used as the switch 7.
A pressure change in each piezoelectric element 2 can be detected by connecting a multiplexer between the output terminal and the output terminal and applying a control signal for selecting the input line of the multiplexer to the piezoelectric element 2. In this case, each piezoelectric element 2 can be detected. By sequentially operating, the pressure distribution can be known instantly.

なお、第1図に示した実施例では、コンデンサ10は、全
圧電素子2と並列に挿入されていたが、各圧電素子2の
それぞれに、コンデンサが並列に挿入されてもよい。コ
ンデンサ10は、圧電素子2のみでは数〜数10kVの電圧で
短時間に放電を完了するため、これを防止するために挿
入されるものだからである。したがって、第1図の実施
例では、コンデンサ10としては、複数個の圧電素子2全
体の容量の数百〜数千倍程度の容量のものが用いられ
る。
Although the capacitor 10 is inserted in parallel with all the piezoelectric elements 2 in the embodiment shown in FIG. 1, a capacitor may be inserted in parallel with each piezoelectric element 2. This is because the capacitor 10 completes the discharge in a short time with a voltage of several to several tens of kV only with the piezoelectric element 2, and is inserted to prevent this. Therefore, in the embodiment of FIG. 1, as the capacitor 10, a capacitor having a capacity of several hundred to several thousand times the total capacity of the plurality of piezoelectric elements 2 is used.

第2図は、この発明の他の実施例を説明するための斜視
図である。ここでは、圧電素子12が5行5列のマトリク
スに配置されている。特に図示はしないが、各圧電素子
12の他端は、適宜の支持部材に固定されている。圧電素
子12の一方電極13は、行ごとに接続ラインAにより電気
的に接続されており、また他方電極14は、列ごとに接続
ラインBにより電気的に接続されている。
FIG. 2 is a perspective view for explaining another embodiment of the present invention. Here, the piezoelectric elements 12 are arranged in a matrix of 5 rows and 5 columns. Although not particularly shown, each piezoelectric element
The other end of 12 is fixed to an appropriate support member. The one electrode 13 of the piezoelectric element 12 is electrically connected by a connection line A for each row, and the other electrode 14 is electrically connected by a connection line B for each column.

よって、第2図に示した実施例では、5行の接続ライン
A、および5列の接続ラインBを、たとえば2個のマル
チプレクサを用い、順次操作することにより、圧力分布
を検出することができる。
Therefore, in the embodiment shown in FIG. 2, the pressure distribution can be detected by sequentially operating the connection lines A of 5 rows and the connection lines B of 5 columns using, for example, two multiplexers. .

上述のように、この発明の実施例によれば、その形状を
小さくし得る圧電素子2,12を利用するので、圧力分布を
正確に検出することができるが、さらに圧電素子2,12と
して、高剛性の圧電材料からなるものが用いられるの
で、経時的な劣化等の問題も生じないことがわかる。
As described above, according to the embodiment of the present invention, since the piezoelectric elements 2 and 12 that can reduce the shape thereof are used, the pressure distribution can be accurately detected, and further, as the piezoelectric elements 2 and 12, It is understood that since a piezoelectric material having high rigidity is used, problems such as deterioration with time do not occur.

なお、第1図および第2図に示した実施例では、圧電素
子2,12の未知物体と接触する面には、電極3,13が露出し
ていたが、これに変えて電極3,13の表面にシリコン薄膜
等の弾性部材を取付けてもよい。
In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the electrodes 3 and 13 were exposed on the surfaces of the piezoelectric elements 2 and 12 that contact the unknown object. An elastic member such as a silicon thin film may be attached to the surface of the.

次に、この発明では、圧電素子として、高剛性の圧電材
料からなるものを用いるため、弾性接触論を応用するこ
とにより、接触される未知物体の材質および形状を推定
することが可能であることを説明する。以下の説明で
は、第3図に斜視図で示すように、球体の未知物体21と
接触する場合をモデルとする。
Next, in the present invention, since a piezoelectric element made of a highly rigid piezoelectric material is used, it is possible to estimate the material and shape of an unknown object to be contacted by applying elastic contact theory. Will be explained. In the following description, as shown in the perspective view of FIG. 3, a case is assumed in which the spherical unknown object 21 is contacted.

Hertzの弾性接触論によれば、圧力センサ側の剛性が球
体21の剛性よりも大きい場合には、第4図より、接触部
(第3図における円形領域D)の半径aおよびDの中心
Oから距離rにおける圧力分布pは式(1)および
(2)で与えられる。
According to Hertz's theory of elastic contact, when the rigidity on the pressure sensor side is larger than the rigidity of the sphere 21, from FIG. 4, the radii a and the center O of the contact portion (circular region D in FIG. 3) O The pressure distribution p at a distance r from is given by equations (1) and (2).

なお、(2)式において、 なお、R0は球体の半径を、E1は球体21のヤング率
(縦弾性係数)およびポアソン比を示し、E2はセ
ンサ側のヤング率およびポアソン比を示す。
In the equation (2), Note that R 0 represents the radius of the sphere, E 1 and ν 1 represent the Young's modulus (longitudinal elastic modulus) and Poisson's ratio of the sphere 21, and E 2 and ν 2 represent the Young's modulus and Poisson's ratio on the sensor side.

ところで、この発明の圧力分布センサによれば、(a,p,
p0)を測定することができ、また(E2)は予め与
えられる。したがって、接触荷重Pは式(4)により与
えられる。
By the way, according to the pressure distribution sensor of the present invention, (a, p,
p 0 ) can be measured and (E 2 , ν 2 ) is given beforehand. Therefore, the contact load P is given by the equation (4).

P=∫Pdxdy …(4) 他方、一般の材料ではポアソン比は0〜0.3程度であ
り、したがって、 1>>ν2 2,1>>ν1 2 …(5) それゆえに、次の式(6)および(7)が成立する。
P = ∫ D Pdxdy ... (4 ) On the other hand, in a general material is Poisson's ratio of about 0 to 0.3, therefore, 1 >> ν 2 2, 1 >> ν 1 2 ... (5) Therefore, the following equation (6) and (7) are established.

よって、E2は既知であるため、a,Pおよび各rでのpを
センサで測定することができれば、E1およびR0が求めら
れることがわかる。上述のように、この発明の圧力分布
センサによれば、a,Pおよび各rにおけるpが求められ
るので、E1,R0すなわち未知物体のヤング率と接触部の
曲率半径を算出することができる。
Therefore, since E 2 is known, it can be seen that E 1 and R 0 can be obtained if a, P and p at each r can be measured by the sensor. As described above, according to the pressure distribution sensor of the present invention, since a, P and p at each r are obtained, E 1 , R 0, that is, the Young's modulus of the unknown object and the radius of curvature of the contact portion can be calculated. it can.

上述のようにして、この発明の圧力分布センサを用いれ
ば、未知物体の材質や曲率等を推定することも可能とな
る。
As described above, by using the pressure distribution sensor of the present invention, it is possible to estimate the material and curvature of the unknown object.

次に、第1図に示した実施例に相当の構成を用いた具体
的実験結果につき説明する。
Next, concrete experimental results using a configuration corresponding to the embodiment shown in FIG. 1 will be described.

第5図は、第1図に示す実施例を用いた実験条件を説明
するための斜視図である。ここでは、第1図の支持部材
1として、ステンレスからなる板状部材31が用いられて
おり、また未知物体としては径100mmの円筒を縦に切断
した形状の合成樹脂製未知物体32を用いた。以下の実施
例においても、基本となる円筒の径は変わるが、同様の
形状の未知物体を用いた。なお、未知物体32と圧電素子
2との間にはシリコンゴムからなる弾性部材33を配置し
た。第5図に示す例では、未知物体32の上方から20kgの
荷重を加えた。その結果、第6図に示す出力電圧分布が
得られた。
FIG. 5 is a perspective view for explaining the experimental conditions using the embodiment shown in FIG. Here, a plate-shaped member 31 made of stainless steel is used as the support member 1 in FIG. 1, and an unknown object 32 made of synthetic resin is used as the unknown object, which is obtained by vertically cutting a cylinder having a diameter of 100 mm. . Also in the following examples, although the diameter of the basic cylinder is changed, an unknown object having the same shape is used. An elastic member 33 made of silicon rubber was arranged between the unknown object 32 and the piezoelectric element 2. In the example shown in FIG. 5, a load of 20 kg was applied from above the unknown object 32. As a result, the output voltage distribution shown in FIG. 6 was obtained.

なお、第5図に示されている支持部材31上の圧電素子
は、3行3列に配置されているため、第6図では9個の
圧電素子を左上から順にNo.1…9として、各行及列に従
って圧電素子の位置を水面上にプロットし、プロットさ
れた圧電素子の位置の上方に出力電圧をプロットした。
Since the piezoelectric elements on the supporting member 31 shown in FIG. 5 are arranged in 3 rows and 3 columns, in FIG. 6, 9 piezoelectric elements are numbered 1 to 9 in order from the upper left, The position of the piezoelectric element was plotted on the water surface according to each row and column, and the output voltage was plotted above the plotted position of the piezoelectric element.

第6図の結果から、未知物体32が最も強く当接している
部分に位置する圧電素子(No.2,5,8の圧電素子)におい
て、出力電圧が高くなっていることがわかる。
From the results of FIG. 6, it can be seen that the output voltage is high in the piezoelectric elements (piezoelectric elements of Nos. 2, 5, and 8) located in the portion where the unknown object 32 is in strong contact.

第7図は、未知物体を50mm径の円筒体を切断して形成
し、第5図に示した未知物体32よりも細い径のものと
し、同様に上方から20kgの荷重を加えた状態を示す。結
果を、第8図に示す。第8図から、この例では、未知物
体の接触部分の曲率が小さくなっているので、未知物体
からの荷重が、より強くNo.2,5,8の圧電素子に加わって
いることがわかる。
FIG. 7 shows a state in which an unknown object is formed by cutting a cylindrical body with a diameter of 50 mm and has a diameter smaller than that of the unknown object 32 shown in FIG. 5, and a load of 20 kg is applied from above as well. . The results are shown in Fig. 8. From FIG. 8, it can be seen that in this example, the curvature of the contact portion of the unknown object is small, so that the load from the unknown object is more strongly applied to the piezoelectric elements No. 2, 5, and 8.

第9図は、未知物体を径30mmの円筒体から形成し、すな
わち第5図および第7図に示した実験例よりもさらに細
くした場合の状態を示す斜視図である。第9図に示した
実験におけ結果を、第10図に示す。第10図から、この実
験例では、第8図に示した場合よりも、さらにNo.2,5お
よび8の圧電素子により強く荷重の加わることがわか
る。
FIG. 9 is a perspective view showing a state in which an unknown object is formed of a cylindrical body having a diameter of 30 mm, that is, when it is made thinner than the experimental examples shown in FIGS. 5 and 7. The results of the experiment shown in FIG. 9 are shown in FIG. From FIG. 10, it can be seen that in this experimental example, the load is applied more strongly to the piezoelectric elements of Nos. 2, 5, and 8 than in the case shown in FIG.

第11図は、第5図に示した実験に用いられた未知物体32
を斜めに当接し、上方から20kgの荷重を加えた実験結果
を示す斜視図である。結果を、第12図に示す。第12図か
ら、この実験では、未知物体32が当接しているNo.1,5,9
の圧電素子に、強く荷重の加わることがわかる。
FIG. 11 shows an unknown object 32 used in the experiment shown in FIG.
FIG. 6 is a perspective view showing an experimental result in which a load of 20 kg is applied from above and the contact is made obliquely. The results are shown in Fig. 12. From FIG. 12, in this experiment, Nos. 1, 5, 9 in contact with the unknown object 32
It can be seen that a strong load is applied to the piezoelectric element.

第13図は、第11図において用いた未知物体に代えて、径
30mmの円筒体から形成した未知物体を同様の方向に接触
させ、20kgの荷重を加えた状態を示す。この場合の結果
を、第14図に示す。第14図から、第12図の場合に比べ
て、さらにNo.1,5,9の圧電素子により大きな荷重の加わ
ることがわかる。
FIG. 13 shows the diameter in place of the unknown object used in FIG.
An unknown object formed from a 30 mm cylinder is brought into contact with the same direction and a load of 20 kg is applied. The results in this case are shown in FIG. It can be seen from FIG. 14 that a larger load is applied to the piezoelectric elements of Nos. 1, 5, and 9 as compared with the case of FIG.

上述してきたように、第5図ないし第14図に示した実験
により、この発明の圧力分布センサによれば、未知物体
の圧力分布を正確に知り得ることがわかる。
As described above, the experiments shown in FIGS. 5 to 14 show that the pressure distribution sensor of the present invention can accurately know the pressure distribution of an unknown object.

[発明の効果] この発明によれば、未知物体との接触部に配列された複
数個の高剛性の圧電素子を備え、この高剛性圧電素子を
未知物体に接触加圧させながら、スイッチを切換えるこ
とにより、接触部の圧力分布を検出することができる。
この発明では、検出素子として、高い剛性の圧電素子を
用いるため、経時的な劣化も少なく、したがって信頼性
および安定性に優れた圧力分布センサを実現することが
できる。さらに、圧電素子が剛体であるため、弾性接触
論を応用することにより、未知物体の材質および曲率と
を精度良く推定することもできる。さらに、シリコン半
導体あるいは感圧導電ゴム等のようにセンサ側で比較的
大きな変位が生じることもなく、したがって各圧電素子
の位置決めについても極めて高精度に行なうことができ
る。
[Effects of the Invention] According to the present invention, a plurality of high-rigidity piezoelectric elements arranged in a contact portion with an unknown object are provided, and a switch is switched while the high-rigidity piezoelectric elements are contacted and pressed by the unknown object. As a result, the pressure distribution at the contact portion can be detected.
In the present invention, since the piezoelectric element having high rigidity is used as the detection element, it is possible to realize a pressure distribution sensor which is less deteriorated with time and is therefore excellent in reliability and stability. Furthermore, since the piezoelectric element is a rigid body, the material and curvature of the unknown object can be accurately estimated by applying elastic contact theory. Further, relatively large displacement does not occur on the sensor side unlike silicon semiconductors or pressure-sensitive conductive rubbers, so that the positioning of each piezoelectric element can be performed with extremely high precision.

この発明は、圧力分布の測定が要請される用途一般に利
用し得るものであり、たとえばロボットの把握部に設置
すれば、未知物体を把握するに際し、該未知物体の選別
あるいは把握力の制御等の高度な作業を行なわせること
が可能となる。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be generally used for applications in which pressure distribution measurement is required. For example, when installed in a grasping part of a robot, when grasping an unknown object, selection of the unknown object or control of grasping force is performed. It is possible to perform advanced work.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は、この発明の一実施例を示す概略構成図であ
る。第2図は、この発明の他の実施例を説明するための
斜視図である。第3図および第4図は、弾性接触論を説
明するための各斜視図である。第5図ないし第14図は、
第1図に示した実施例に相当する構成を用いて行なった
具体的実験の条件および結果を示す各図である。 図において、2,12は圧電素子、10はコンデンサ、32は未
知物体、33は弾性部材を示す。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a perspective view for explaining another embodiment of the present invention. 3 and 4 are perspective views for explaining the elastic contact theory. 5 to 14 are
FIG. 3 is a diagram showing conditions and results of a specific experiment conducted using a configuration corresponding to the example shown in FIG. 1. In the figure, 2 and 12 are piezoelectric elements, 10 is a capacitor, 32 is an unknown object, and 33 is an elastic member.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−94029(JP,A) 特開 昭55−4548(JP,A) 実開 昭63−29740(JP,U) 実開 昭61−123948(JP,U) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-59-94029 (JP, A) JP-A-55-4548 (JP, A) Actually opened 63-29740 (JP, U) Actually opened 61- 123948 (JP, U)

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】未知物体との接触部に配列されかつ接触部
に向く面にそれぞれ電極が形成されるとともに各前記電
極に接続される引出電極が形成された複数個の高剛性圧
電素子と、一端が出力端に接続されるとともに複数個の
前記高剛性圧電素子の各前記引出電極に選択的に接続可
能とされたスイッチとを備え、各前記高剛性圧電素子に
発生した電荷の各々を、前記スイッチの切換により読出
すことにより、前記接触部の圧力分布を検出することが
可能とされている、圧電型圧力分布センサ。
1. A plurality of high-rigidity piezoelectric elements which are arranged in a contact portion with an unknown object, and each of which has an electrode formed on a surface facing the contact portion and an extraction electrode which is connected to each of the electrodes, A switch having one end connected to the output end and selectively connectable to each of the extraction electrodes of the plurality of high-rigidity piezoelectric elements, and each of the charges generated in each of the high-rigidity piezoelectric elements, A piezoelectric pressure distribution sensor capable of detecting the pressure distribution of the contact portion by reading by switching the switch.
【請求項2】前記複数個の高剛性圧電素子は、マトリク
ス状に配置されている、特許請求の範囲第1項記載の圧
電型圧力分布センサ。
2. The piezoelectric pressure distribution sensor according to claim 1, wherein the plurality of high-rigidity piezoelectric elements are arranged in a matrix.
【請求項3】前記圧電素子に並列にコンデンサが接続さ
れている、特許請求の範囲第1項または第2項記載の圧
電型圧力分布センサ。
3. The piezoelectric pressure distribution sensor according to claim 1, wherein a capacitor is connected in parallel with the piezoelectric element.
【請求項4】前記圧電素子の未知物体と接触する部分に
弾性部材が取付けられている、特許請求の範囲第1項な
いし第3項のいずれかに記載の圧電型圧力分布センサ。
4. The piezoelectric pressure distribution sensor according to claim 1, wherein an elastic member is attached to a portion of the piezoelectric element that comes into contact with an unknown object.
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JPH06103235B2 (en) * 1988-04-11 1994-12-14 株式会社村田製作所 Piezoelectric pressure sensor
JPH06103234B2 (en) * 1988-04-11 1994-12-14 株式会社村田製作所 Piezoelectric pressure sensor
US5083467A (en) * 1989-08-25 1992-01-28 Murata Manufacturing Co. Ltd. Piezo-electric type of pressure sensor and pressure-detecting device employing the same
JPH06347316A (en) * 1993-06-11 1994-12-22 Komatsu Ltd Tire wheel load measuring apparatus
JP3837207B2 (en) * 1997-07-03 2006-10-25 本田技研工業株式会社 Piezoelectric load sensor
WO2001071648A2 (en) * 2000-03-23 2001-09-27 Cross Match Technologies, Inc. Piezoelectric identification device and applications thereof
CN110206552B (en) * 2019-06-21 2024-04-19 中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司 Pressure sensing system for shield body of tunnel boring machine

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