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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024064992
(43)【公開日】2024-05-14
(54)【発明の名称】変位センサ
(51)【国際特許分類】
G01B 7/16 20060101AFI20240507BHJP
【ＦＩ】
G01B7/16 R
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023125444
(22)【出願日】2023-08-01
(31)【優先権主張番号】P 2022173539
(32)【優先日】2022-10-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000006231
【氏名又は名称】株式会社村田製作所
(74)【代理人】
【識別番号】100087985
【弁理士】
【氏名又は名称】福井 宏司
(72)【発明者】
【氏名】小幡 孝義
(72)【発明者】
【氏名】大内 友貴
【テーマコード（参考）】
2F063
【Ｆターム（参考）】
2F063AA25
2F063BD11
2F063CA06
2F063CA09
2F063DA02
2F063DA05
2F063DC08
2F063DD06
2F063EC02
2F063EC05
2F063EC07
2F063EC08
2F063EC13
2F063EC14
2F063EC15
2F063EC17
2F063EC18
2F063EC20
(57)【要約】
【課題】変位センサの湾曲を抑制し、センサの特性が変化することを抑制する。
【解決手段】変位センサ１０は、ベース材２０及びセンサシート３０を備えるセンサ部ＳＤと、第１カバーシート５０と、を備えている。ベース材２０は、板状である。センサシート３０は、ベース材２０の第１主面２０Ａ上に配置されている。センサシート３０は、ベース材２０の変位量を計測可能である。第１カバーシート５０は、センサシート３０に対してベース材２０とは反対側に配置されている。第１カバーシート５０は、着脱可能である。第１カバーシート５０の弾性率は、ベース材２０の弾性率に対して大きい。
【選択図】図２
【解決手段】変位センサ１０は、ベース材２０及びセンサシート３０を備えるセンサ部ＳＤと、第１カバーシート５０と、を備えている。ベース材２０は、板状である。センサシート３０は、ベース材２０の第１主面２０Ａ上に配置されている。センサシート３０は、ベース材２０の変位量を計測可能である。第１カバーシート５０は、センサシート３０に対してベース材２０とは反対側に配置されている。第１カバーシート５０は、着脱可能である。第１カバーシート５０の弾性率は、ベース材２０の弾性率に対して大きい。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１主面を有する板状のベース材及び前記ベース材の前記第１主面上に配置され、前記ベース材の変位量を計測可能なセンサシートを備えるセンサ部と、
前記センサシートに対して前記ベース材とは反対側に、着脱可能に配置された第１カバーシートと、
を備え、
前記第１カバーシートの弾性率は、前記ベース材の弾性率より大きい
変位センサ。
前記センサシートに対して前記ベース材とは反対側に、着脱可能に配置された第１カバーシートと、
を備え、
前記第１カバーシートの弾性率は、前記ベース材の弾性率より大きい
変位センサ。
【請求項2】
前記第１カバーシートの弾性率は、前記センサ部の弾性率より大きい
請求項１に記載の変位センサ。
請求項１に記載の変位センサ。
【請求項3】
前記センサシートは、伸長した状態で前記ベース材に取り付けられている
請求項２に記載の変位センサ。
請求項２に記載の変位センサ。
【請求項4】
前記センサ部は、前記センサシートと前記第１カバーシートとの間に位置する保護シートをさらに備える
請求項１に記載の変位センサ。
請求項１に記載の変位センサ。
【請求項5】
前記ベース材の前記第１主面とは反対の第２主面側に着脱可能に配置された第２カバーシートをさらに備え、
前記第２カバーシートの弾性率は、前記ベース材の弾性率より大きい
請求項１に記載の変位センサ。
前記第２カバーシートの弾性率は、前記ベース材の弾性率より大きい
請求項１に記載の変位センサ。
【請求項6】
前記第２カバーシートの弾性率は、前記センサ部の弾性率より大きい
請求項５に記載の変位センサ。
請求項５に記載の変位センサ。
【請求項7】
第１主面を有する板状のベース材及び前記ベース材の前記第１主面上に配置され、前記ベース材の変位量を計測可能なセンサシートを備えるセンサ部と、
前記ベース材の前記第１主面とは反対の第２主面側に、着脱可能に配置された第１カバーシートと、
を備え、
前記第１カバーシートの弾性率は、前記ベース材の弾性率より大きい
変位センサ。
前記ベース材の前記第１主面とは反対の第２主面側に、着脱可能に配置された第１カバーシートと、
を備え、
前記第１カバーシートの弾性率は、前記ベース材の弾性率より大きい
変位センサ。
【請求項8】
前記第１カバーシートの弾性率は、前記センサ部の弾性率より大きい
請求項７に記載の変位センサ。
請求項７に記載の変位センサ。
【請求項9】
前記第１主面の法線方向から平面視したときに、前記第１カバーシートは前記センサシートの全域を覆っている
請求項１～８のいずれか一項に記載の変位センサ。
請求項１～８のいずれか一項に記載の変位センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、変位センサに関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１に記載のひずみセンサは、板状のベース板と、フィルム状のセンサ素子とを有している。センサ素子は、ベース板の一方の主面に積層されている。センサ素子は、第１保護膜、第１電極、圧電フィルム、第２電極、及び第２保護膜を有している。センサ素子は、これらの部材が上述の順番に積層された構造である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２０－００８３９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１に記載のようなひずみセンサを保管する際、当該ひずみセンサが湾曲した状態で保管されることもある。このようにひずみセンサが湾曲すると、その湾曲の一部がセンサシートの不可逆的な湾曲として残存することがある。この場合、センサシートの特性が変化することになるので、ひずみセンサの検出精度に悪影響を及ぼすおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記課題を解決するため、本発明は、第１主面を有する板状のベース材及び前記ベース材の前記第１主面上に配置され、前記ベース材の変位量を計測可能なセンサシートを備えるセンサ部と、前記センサシートに対して前記ベース材とは反対側に、着脱可能に配置された第１カバーシートと、を備え、前記第１カバーシートの弾性率は、前記ベース材の弾性率より大きい変位センサである。
【0006】
また、上記課題を解決するため、本発明は、第１主面を有する板状のベース材及び前記ベース材の前記第１主面上に配置され、前記ベース材の変位量を計測可能なセンサシートを備えるセンサ部と、前記ベース材の前記第１主面とは反対の第２主面側に、着脱可能に配置された第１カバーシートと、を備え、前記第１カバーシートの弾性率は、前記ベース材の弾性率より大きい変位センサである。
【0007】
上記構成によれば、カバーシートは、ベース材よりも変形しにくい。そのため、カバーシートがセンサ部に配置されていることにより、ベース材の湾曲を抑制できる。すなわち、ベース材の第１主面に位置するセンサシートの湾曲を抑制できる。その結果、変位センサの保管時等に、センサ特性が変化してしまうことを抑制できる。
【発明の効果】
【0008】
変位センサの湾曲を抑制し、センサの特性が変化することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【発明を実施するための形態】
【0010】
（第１実施形態）
以下、変位センサの第１実施形態について説明する。なお、図面は理解を容易にするために構成要素を拡大して示している場合がある。構成要素の寸法比率は実際のものと、又は別の図中のものと異なる場合がある。
以下、変位センサの第１実施形態について説明する。なお、図面は理解を容易にするために構成要素を拡大して示している場合がある。構成要素の寸法比率は実際のものと、又は別の図中のものと異なる場合がある。
【0011】
＜全体構成について＞
図１に示すように、変位センサ１０は、センサ部ＳＤと、端子１００と、を備えている。また、図２に示すように、変位センサ１０は、第１カバーシート５０と、接着シート９０と、を備えている。
図１に示すように、変位センサ１０は、センサ部ＳＤと、端子１００と、を備えている。また、図２に示すように、変位センサ１０は、第１カバーシート５０と、接着シート９０と、を備えている。
【0012】
図２に示すように、センサ部ＳＤは、ベース材２０と、センサシート３０と、保護シート４０と、を備えている。
ベース材２０は、板状である。ベース材２０は、第１主面２０Ａと、第１主面２０Ａと反対側の第２主面２０Ｂとを有している。図１に示すように、第１主面２０Ａの法線方向からベース材２０を視たとき、第１主面２０Ａは、全体として略長方形状である。ベース材２０の材質は、例えば、ゴムスポンジなどの軟質発泡材料である。ベース材２０の第１主面２０Ａから第２主面２０Ｂまでの最小寸法、すなわちベース材２０の厚みは、数ｍｍ程度である。
ベース材２０は、板状である。ベース材２０は、第１主面２０Ａと、第１主面２０Ａと反対側の第２主面２０Ｂとを有している。図１に示すように、第１主面２０Ａの法線方向からベース材２０を視たとき、第１主面２０Ａは、全体として略長方形状である。ベース材２０の材質は、例えば、ゴムスポンジなどの軟質発泡材料である。ベース材２０の第１主面２０Ａから第２主面２０Ｂまでの最小寸法、すなわちベース材２０の厚みは、数ｍｍ程度である。
【0013】
なお、以下の説明では、図２に示すように、第１主面２０Ａの法線方向に沿う軸を第１軸Ｘとする。また、図１に示すように、第１主面２０Ａの長辺に平行な軸を第２軸Ｙとする。さらに、第１主面２０Ａの短辺に平行な軸を第３軸Ｚとする。そして、図２に示すように、第１軸Ｘに沿う方向のうちの第１主面２０Ａが向く方向を第１正方向Ｘ１とし、第２主面２０Ｂが向く方向を第１負方向Ｘ２とする。
【0014】
図２に示すように、センサシート３０は、全体として板状である。センサシート３０は、ベース材２０の第１主面２０Ａ上に配置されている。センサシート３０は、ベース材２０に固定されている。
【0015】
図１に示すように、センサシート３０は、基材３１と、５つのセンサ素子３２と、を備えている。
基材３１は、板状である。基材３１の材質は、例えば、伸縮性を有する合成樹脂である。具体的な基材３１の材質は、例えば、ポリウレタン、アクリル樹脂、シリコーン樹脂等である。基材３１の第１軸Ｘに沿う方向の寸法、すなわち、基材３１の厚さは、例えば約４０μｍである。
基材３１は、板状である。基材３１の材質は、例えば、伸縮性を有する合成樹脂である。具体的な基材３１の材質は、例えば、ポリウレタン、アクリル樹脂、シリコーン樹脂等である。基材３１の第１軸Ｘに沿う方向の寸法、すなわち、基材３１の厚さは、例えば約４０μｍである。
【0016】
図２に示すように、基材３１は、ベース材２０の第１主面２０Ａ上に直接積層されている。また、基材３１は、ベース材２０の第１主面２０Ａに取り付けられている。したがって、基材３１は、ベース材２０に対して取り外しが不可能である。なお、ここでいう「取り外しが不可能」とは、センサシート３０又はベース材２０の破損を伴うことなく基材３１をベース材２０から取り外すことが困難であることをいう。
【0017】
図１に示すように、第１負方向Ｘ２を向いて基材３１を視たとき、基材３１は、略長方形状である。基材３１の長辺は、第２軸Ｙに平行である。基材３１の短辺は、第３軸Ｚに平行である。基材３１の長辺は、ベース材２０の長辺よりも短くなっている。また、基材３１の短辺は、ベース材２０の短辺よりも短くなっている。また、第１負方向Ｘ２を向いて視たときに、基材３１の全域は、ベース材２０の範囲内に収まっている。具体的には、基材３１の幾何中心と、ベース材２０の幾何中心とは一致している。基材３１は、ベース材２０の湾曲に従ってベース材２０と共に湾曲可能である。
【0018】
図１に示すように、各センサ素子３２は、線状である。各センサ素子３２の材質は、当該センサ素子３２の伸縮に対する抵抗値の変化が大きい電導体である。具体的には、各センサ素子３２の材質は、例えば、銀、銅等の金属粉とシリコーン等のエラストマー系樹脂との混合物である。
【0019】
図２に示すように、各センサ素子３２の一部は、基材３１の第１正方向Ｘ１側の面に直接取り付けられている。また、センサ素子３２は、基材３１に対して取り外し不可能である。なお、図２において、５つのセンサ素子３２を簡略化して１つ部材として図示している。
【0020】
図１に示すように、各センサ素子３２の第１端は、端子１００に接続している。そして、各センサ素子３２を第１端から辿っていくと、第１端から基材３１上に至り、基材３１上で第２軸Ｙに平行に延び、途中で１８０度折り返され、再び第２軸Ｙに平行に延びている。そして、センサ素子３２の第２端は、端子１００に接続している。
【0021】
図１に示すように、５つのセンサ素子３２は、いずれも検知部３２Ａを有している。検知部３２Ａは、センサ素子３２のうち、上述の基材３１上で折り返し部分を含めた第２軸Ｙに平行に延びる部分である。５つのセンサ素子３２の検知部３２Ａは、互いに平行に並列している。すなわち、５つのセンサ素子３２の検知部３２Ａは、第３軸Ｚに沿う方向に並んでいる。また、センサ素子３２の検知部３２Ａは、等間隔毎に配置されている。各センサ素子３２は、基材３１の湾曲に従って基材３１と共に湾曲可能である。
【0022】
センサ素子３２は、検知部３２Ａが湾曲することに伴ってその長さが変化することにより抵抗値が変化する。センサ素子３２は、当該抵抗値の変化を検出することにより、被測定物の湾曲の大きさを測定可能である。すなわち、センサ素子３２は、歪みを検出できる素子である。例えば、センサ素子３２は、外部から力が作用していない状態では、直線状である。そして、センサ素子３２は、外部から力が作用することにより湾曲する。また、上述したように、センサ素子３２は基材３１の湾曲に追従して湾曲する。そして、基材３１は、ベース材２０の湾曲に追従して湾曲する。そのため、各センサ素子３２は、ベース材２０の湾曲の程度を変位量として計測可能である。
【0023】
端子１００は、外部機器５００と接続可能である。外部機器５００は、多軸ケーブルを介して端子１００に接続している。外部機器５００は、端子１００を介して各センサ素子３２に所定の電圧を印加する。また、外部機器５００は、各センサ素子３２に電圧を印加したときの各センサ素子３２の電流値を測定する。外部機器５００は、測定した各センサ素子３２の電流値に基づいて、各センサ素子３２の抵抗値を測定する。
【0024】
図２に示すように保護シート４０は、板状である。保護シート４０の材質は、伸縮性を有する合成樹脂からなる。本実施形態において、保護シート４０の材質は、基材３１の材質と同じである。
【0025】
保護シート４０は、センサシート３０の第１正方向Ｘ１側の面、及びベース材２０の第１正方向Ｘ１側の面に直接配置されている。保護シート４０は、センサシート３０と、後述の第１カバーシート５０との間に位置している。保護シート４０は、センサシート３０の第１正方向Ｘ１側の面、及びベース材２０の第１正方向Ｘ１側の面に、取り付けられている。したがって、保護シート４０は、センサシート３０及びベース材２０に対して取り外し不可能である。
【0026】
図１に示すように、第１負方向Ｘ２を向いて保護シート４０を視たとき、保護シート４０は略長方形状である。保護シート４０の長辺は、基材３１の長辺よりも長い。また、保護シート４０の短辺は、基材３１の短辺よりも長い。そして、第１負方向Ｘ２を向いて平面視したとき、保護シート４０は、センサシート３０の全域を覆っている。なお、保護シート４０の長辺は、ベース材２０の長辺よりも短くなっている。また、保護シート４０の短辺は、ベース材２０の短辺よりも短くなっている。そのため、保護シート４０は、ベース材２０の範囲内に収まっている。保護シート４０の幾何中心と、ベース材２０の幾何中心とは一致している。保護シート４０は、センサシート３０の湾曲に従ってセンサシート３０と共に湾曲可能である。保護シート４０の第１軸Ｘに沿う方向の寸法、すなわち保護シート４０の厚さは、例えば約２０μｍである。
【0027】
図２に示すように、接着シート９０は、板状である。接着シート９０は、ベース材２０の第２主面２０Ｂに直接張り付けられている。図示は省略するが、第１正方向Ｘ１を向いて接着シート９０を視たとき、接着シート９０は略長方形状である。接着シート９０の長辺は、ベース材２０の長辺よりも短くなっている。また、接着シート９０の短辺は、ベース材２０の短辺よりも短くなっている。そのため、接着シート９０は、ベース材２０の範囲内に収まっている。接着シート９０の幾何中心と、ベース材２０の幾何中心とは一致している。接着シート９０は、センサシート３０の湾曲に従ってセンサシート３０と共に湾曲可能である。なお、接着シート９０の厚さは、他のシートの厚さと比較して非常に薄くなっている。接着シート９０の第１負方向Ｘ２側の面は、他の物体に対する接着性を有している。また、接着シート９０の接着力は、変位センサ１０の測定対象に張り付けた後、再び取り外すことのできる程度の接着力になっている。
【0028】
図２に示すように、第１カバーシート５０は、板状である。第１カバーシート５０は、保護シート４０の第１正方向Ｘ１側の面に直接積層されている。すなわち、第１カバーシート５０は、センサシート３０に対してベース材２０とは反対側に配置されている。
【0029】
図１に示すように、第１負方向Ｘ２を向いて第１カバーシート５０を視たとき、第１カバーシート５０は略長方形状である。第１負方向Ｘ２を向いて平面視したとき、第１カバーシート５０は、保護シート４０と略同じ寸法、且つ略同じ形状である。そして、第１負方向Ｘ２を向いて平面視したとき、第１カバーシート５０は、センサシート３０の全域を覆っている。第１カバーシート５０の第１軸Ｘに沿う方向の寸法、すなわち、第１カバーシート５０の厚さは、例えば０．１ｍｍ以下である。
【0030】
第１カバーシート５０の保護シート４０に対する接着力は、保護シート４０のベース材２０及びセンサシート３０に対する接着力に対して十分に小さくなっている。具体的には、第１カバーシート５０は、静電気により保護シート４０に接着している。そのため、第１カバーシート５０は、手指の力等で保護シート４０から簡単に取り外し可能であり、且つ取り外した後に再び保護シート４０に取り付けることが可能である。すなわち、第１カバーシート５０は、保護シート４０に対して着脱可能である。第１カバーシート５０の材質は、非伸縮性の合成樹脂、例えばポリエチレンテレフタレートである。
【0031】
＜弾性率について＞
第１カバーシート５０の弾性率は、センサ部ＳＤの弾性率より大きくなっている。すなわち、第１カバーシート５０の弾性率は、ベース材２０の弾性率、センサシート３０の弾性率、保護シート４０の弾性率より大きい。つまり、第１カバーシート５０は、センサ部ＳＤ、に比べて硬質である。なお、接着シート９０の弾性率は、第１カバーシート５０弾性率、センサシート３０の弾性率、保護シート４０の弾性率、及びベース材２０の弾性率のいずれに対しても小さくなっている。
第１カバーシート５０の弾性率は、センサ部ＳＤの弾性率より大きくなっている。すなわち、第１カバーシート５０の弾性率は、ベース材２０の弾性率、センサシート３０の弾性率、保護シート４０の弾性率より大きい。つまり、第１カバーシート５０は、センサ部ＳＤ、に比べて硬質である。なお、接着シート９０の弾性率は、第１カバーシート５０弾性率、センサシート３０の弾性率、保護シート４０の弾性率、及びベース材２０の弾性率のいずれに対しても小さくなっている。
【0032】
なお、上記各部材の弾性率の関係は、以下の引張試験により確認できる。
図３に示すように、センサ部ＳＤにおける第２軸Ｙに沿う方向の一端を第１クランプ７１に固定する。また、同様に、センサ部ＳＤの第２軸Ｙに沿う方向の他端を別の第２クランプ７２に固定する。このとき、第１クランプ７１及び第２クランプ７２がベース材２０、保護シート４０、基材３１及びセンサ素子３２のすべてを挟み込むことができるように第１クランプ７１及び第２クランプ７２とセンサ部ＳＤとを位置合わせする。
図３に示すように、センサ部ＳＤにおける第２軸Ｙに沿う方向の一端を第１クランプ７１に固定する。また、同様に、センサ部ＳＤの第２軸Ｙに沿う方向の他端を別の第２クランプ７２に固定する。このとき、第１クランプ７１及び第２クランプ７２がベース材２０、保護シート４０、基材３１及びセンサ素子３２のすべてを挟み込むことができるように第１クランプ７１及び第２クランプ７２とセンサ部ＳＤとを位置合わせする。
【0033】
また、第２クランプ７２にフォースゲージ７３を取り付ける。そして、この状態で、フォースゲージ７３を、第２軸Ｙに沿って第１クランプ７１から遠ざかる方向に引っ張るこのとき、フォースゲージ７３が検出する引っ張り荷重が特定の一定値になるようにする。そして、このようにしてセンサ部ＳＤに一定値の引っ張り荷重をかけたときの、センサシート３０の第２軸Ｙに平行な方向の伸び量を測定する。この測定により、ベース材２０とセンサシート３０と保護シート４０とを含むセンサ部ＳＤの伸び量を測定することができる。一定値の引っ張り荷重をかけたときのセンサ部ＳＤの伸び量は、ベース材２０単体での伸び量よりも小さく、センサシート３０単体での伸び量よりも小さく、保護シート単体での伸び量よりも小さい。
【0034】
上記の引張試験と同様にして、センサ部ＳＤの伸び量だけでなく、ベース材２０の伸び量、第１カバーシート５０の伸び量を測定する。
ベース材２０の伸び量は、第１クランプ７１及び第２クランプ７２がベース材２０の端部のみを挟み、センサシート３０と保護シート４０とを挟み込なまない位置に第１クランプ７１及び第２クランプ７２とを位置合わせすることにより、測定可能である。保護シート４０がベース材２０の第１主面２０Ａ全体を覆っている場合は、保護シート４０の一部を削り、削った部分に第１クランプ７１と第２クランプ７２とを位置合わせしてもよい。
ベース材２０の伸び量は、第１クランプ７１及び第２クランプ７２がベース材２０の端部のみを挟み、センサシート３０と保護シート４０とを挟み込なまない位置に第１クランプ７１及び第２クランプ７２とを位置合わせすることにより、測定可能である。保護シート４０がベース材２０の第１主面２０Ａ全体を覆っている場合は、保護シート４０の一部を削り、削った部分に第１クランプ７１と第２クランプ７２とを位置合わせしてもよい。
【0035】
そして、これら各部材の伸び量の大小関係により、どちらの部材の弾性率が大きいかが確認できる。例えば、第１カバーシート５０の伸び量が、センサ部ＳＤの伸び量に比べて小さい場合、第１カバーシート５０の弾性率がセンサ部ＳＤの弾性率に対して大きいといえる。そして、センサ部ＳＤの伸び量はベース材２０単体での伸び量より小さく、センサシート３０単体の伸び量よりも小さく、保護シート４０の伸び量よりも小さい。そのため、第１カバーシート５０の弾性率は、ベース材２０の弾性率より大きく、センサシート３０の弾性率よりも大きく、保護シート４０よりも大きいといえる。
【0036】
＜第１実施形態の作用について＞
変位センサ１０の使用時には、ユーザは、先ず、第１カバーシート５０を取り外す。そして、ベース材２０の第２主面２０Ｂ側を測定対象に向けて、接着シート９０の接着力により、変位センサ１０を張り付ける。測定対象は、例えば、被験者の首等の身体の一部である。第１カバーシート５０を取り外した変位センサ１０は、全体として測定対象の形状に合わせて湾曲する。
変位センサ１０の使用時には、ユーザは、先ず、第１カバーシート５０を取り外す。そして、ベース材２０の第２主面２０Ｂ側を測定対象に向けて、接着シート９０の接着力により、変位センサ１０を張り付ける。測定対象は、例えば、被験者の首等の身体の一部である。第１カバーシート５０を取り外した変位センサ１０は、全体として測定対象の形状に合わせて湾曲する。
【0037】
そして、測定後、変位センサ１０は、測定対象から取り外される。ここで、仮に、第１カバーシート５０を保護シート４０上に取り付けずに、変位センサ１０を保管したとする。この場合、測定時の変位センサ１０の湾曲が、センサシート３０の不可逆的な湾曲として残存することがある。
【0038】
変位センサ１０を製造するにあたっては、ベース材２０及びセンサシート３０にしわなどが発生しないように、これらベース材２０及びセンサシート３０に一定の張力を与えつつ、ベース材２０の第１主面２０Ａにセンサシート３０を取り付ける。
【0039】
このようにして製造する場合、ベース材２０に比較してセンサシート３０が伸長した状態でベース材２０の第１主面２０Ａに取り付けられる。したがって、図４に示すように、ベース材２０の第１主面２０Ａ側においては、第２主面２０Ｂ側に比べて、より縮もうとする力が強い。その結果、変位センサ１０は全体として、第１負方向Ｘ２側に凸となるように湾曲する可能性が高い。なお、上述した湾曲の様態は一例であり、変位センサ１０が保管されている外部環境によっては、異なる様態で変位センサ１０が湾曲することもある。
【0040】
＜抵抗値の変化試験＞
上記実施形態の変位センサ１０に関して、第１カバーシート５０を取り付けずに保管した変位センサ１０と、第１カバーシート５０を取り付けて保管した変位センサ１０を用意した。このとき、上記２つのサンプルの保管環境が同じになるように８日間保管した。そして、上記の各サンプルについて、１日毎に、センサシート３０のセンサ素子３２の抵抗値を測定した。
上記実施形態の変位センサ１０に関して、第１カバーシート５０を取り付けずに保管した変位センサ１０と、第１カバーシート５０を取り付けて保管した変位センサ１０を用意した。このとき、上記２つのサンプルの保管環境が同じになるように８日間保管した。そして、上記の各サンプルについて、１日毎に、センサシート３０のセンサ素子３２の抵抗値を測定した。
【0041】
図５のグラフにおいて実線で示すように、第１カバーシート５０を取り付けずに保管した変位センサ１０の場合、保管期間が長くなるにつれて、センサ素子３２の抵抗値が増加する傾向がみられた。特に、８日間保管した後のセンサ素子３２の抵抗値は、試験開始時のセンサ素子３２の抵抗値の２倍以上であった。その一方で、図５のグラフにおいて一点鎖線で示すように、第１カバーシート５０を取り付けて保管した変位センサ１０の場合、保管期間が長くなっても、センサ素子３２の抵抗値はほぼ変化しなかった。
【0042】
＜第１実施形態の効果＞
（１－１）上記実施形態では、第１カバーシート５０の方がベース材２０に対して弾性率が大きい。すなわち、第１カバーシート５０は、ベース材２０よりも変形しにくい。したがって、第１カバーシート５０は、ベース材２０の湾曲を抑制できる。すなわち、ベース材２０の第１主面２０Ａ上に位置する、センサシート３０の湾曲も抑制できる。その結果、変位センサ１０の保管時に、ベース材２０及びセンサシート３０が湾曲して、センサ特性が変化してしまうことを抑制できる。なお、第１カバーシート５０は着脱可能であるので、変位センサ１０の使用時には取り外せる。したがって、第１カバーシート５０が変位センサ１０の使用の妨げとなることは防げる。
（１－１）上記実施形態では、第１カバーシート５０の方がベース材２０に対して弾性率が大きい。すなわち、第１カバーシート５０は、ベース材２０よりも変形しにくい。したがって、第１カバーシート５０は、ベース材２０の湾曲を抑制できる。すなわち、ベース材２０の第１主面２０Ａ上に位置する、センサシート３０の湾曲も抑制できる。その結果、変位センサ１０の保管時に、ベース材２０及びセンサシート３０が湾曲して、センサ特性が変化してしまうことを抑制できる。なお、第１カバーシート５０は着脱可能であるので、変位センサ１０の使用時には取り外せる。したがって、第１カバーシート５０が変位センサ１０の使用の妨げとなることは防げる。
【0043】
（１－２）上記実施形態では、第１カバーシート５０の方が、センサ部ＳＤに対して弾性率が大きい。すなわち、第１カバーシート５０は、センサ部ＳＤよりも変形しにくい。このような弾性率の大小関係によれば、センサシート３０の湾曲をより確実に抑制できる。
【0044】
（１－３）上記実施形態において、センサシート３０は伸張した状態でベース材２０に配置されている。これにより、変位センサ１０は、第１正方向Ｘ１側が凹となり、第１負方向Ｘ２側が凸となるように湾曲する可能性が高い。このような場合に、ベース材２０とは反対側、すなわち湾曲の凹側に硬質な第１カバーシート５０が存在していると、変位センサ１０の湾曲を効果的に抑制できる。
【0045】
（１－４）上記実施形態では、第１主面２０Ａの法線方向から平面視したときに、第１カバーシート５０はセンサシート３０の全域を覆っている。そのため、第１カバーシート５０は、センサシート３０の全域において、当該センサシート３０の湾曲を抑制できる。
【0046】
（１－５）上記実施形態では、センサシート３０と第１カバーシート５０との間に、保護シート４０が位置している。したがって、第１カバーシート５０を外して変位センサ１０を使用した場合においても、センサシート３０が他の部材に直接接触することを防止できる。
【0047】
（１－６）上記実施形態では、第１カバーシート５０の弾性率は、保護シート４０の弾性率よりも大きい。すなわち、第１カバーシート５０は、保護シート４０よりも硬質である。この構成によれば、第１カバーシート５０の存在により、保護シート４０の塑性変形を抑制できる。
【0048】
上記構成によれば、第１カバーシート５０を保護シート４０から剥がす際に第１カバーシート５０が変形しにくいので、第１カバーシート５０を保護シート４０から剥がしやすい。仮に、第１カバーシート５０の弾性率が、保護シート４０の弾性率よりも小さいとする。この場合、第１カバーシート５０を保護シート４０から剥がす際に、第１カバーシート５０の動きに保護シート４０が連動して、第１カバーシート５０ごと保護シート４０が当該保護シート４０の表面に対して平行な方向に引っ張られることがある。このように、保護シート４０に対して平行な方向の引っ張り荷重がかかると、保護シート４０が伸びて変形するおそれがある。一方で、本実施形態では、第１カバーシート５０の弾性率は、保護シート４０の弾性率よりも大きいため、保護シート４０に対する角度が例えば９０度以下の状態で、第１カバーシート５０を剥がすことができる。このとき、保護シート４０は、当該保護シート４０の表面に対して略鉛直方向に引っ張られることになる。しかしながら、保護シート４０は、センサシート３０及びベース材２０に積層して取り付けられているため、保護シート４０の鉛直方向の変形は抑制される。したがって、上記構成によれば、保護シート４０の変形を抑制しつつ、第１カバーシート５０を保護シート４０から剥がすことができる。
【0049】
（１－７）上記実施形態では、変位センサ１０の使用時には、第１カバーシート５０は取り外される。そのため、変位センサ１０を使用して変位を測定する際に、第１カバーシート５０の硬さによる影響を受けずに測定可能である。そして、保護シート４０が残った状態であっても、当該保護シート４０は第１カバーシート５０よりも柔らかいので、保護シート４０がセンサシート３０の変位を過度に阻害しにくい。
【0050】
（第２実施形態）
以下、変位センサの第２実施形態について説明する。なお、第２実施形態の変位センサ１０において、センサ部ＳＤ及び第１カバーシート５０の構成は上記実施形態と同様である。以下では、第１実施形態と異なる構成について記載する。
以下、変位センサの第２実施形態について説明する。なお、第２実施形態の変位センサ１０において、センサ部ＳＤ及び第１カバーシート５０の構成は上記実施形態と同様である。以下では、第１実施形態と異なる構成について記載する。
【0051】
＜第２カバーシートについて＞
図６に示すように、変位センサ１０は、第１実施形態の変位センサ１０の第１カバーシート５０に加え、さらに第２カバーシート６０を備えている。
図６に示すように、変位センサ１０は、第１実施形態の変位センサ１０の第１カバーシート５０に加え、さらに第２カバーシート６０を備えている。
【0052】
第２カバーシート６０は、板状である。第２カバーシート６０の材質は、第１カバーシート５０の材質と同じである。第２カバーシート６０は、接着シート９０を介してベース材２０に対して第１主面２０Ａとは反対の第２主面２０Ｂ側に配置されている。第１正方向Ｘ１側を向いて視たとき、第２カバーシート６０は、ベース材２０と同じ略長方形状である。第２カバーシート６０は、ベース材２０の全域を覆っている。第２カバーシート６０の厚みは、第１カバーシート５０の厚みと同じであり、例えば０．１ｍｍ以下である。
【0053】
第２カバーシート６０は、接着シート９０を介してベース材２０の第２主面２０Ｂに接着している。上述したとおり、接着シート９０の接着力は、測定対象に対して着脱可能な程度の接着力である。そのため、第２カバーシート６０は、手指の力等でベース材２０から簡単に取り外し可能であり、且つ再び接着シート９０を介してベース材２０に取り付け可能である。すなわち、第２カバーシート６０は、ベース材２０に対して着脱可能である。
【0054】
＜弾性率について＞
第２カバーシート６０の弾性率は、センサ部ＳＤの弾性率よりも大きい。すなわち、第２カバーシート６０の弾性率は、センサシート３０の弾性率、保護シート４０の弾性率、及びベース材２０の弾性率に比較して、大きくなっている。つまり、第２カバーシート６０は、センサシート３０、保護シート４０、及びベース材２０に比べて硬質である。また、第２カバーシート６０の弾性率は、第１カバーシート５０の弾性率と同じである。なお、接着シート９０の弾性率は、第２カバーシート６０弾性率、センサシート３０の弾性率、保護シート４０の弾性率、及びベース材２０の弾性率のいずれに対しても小さくなっている。
第２カバーシート６０の弾性率は、センサ部ＳＤの弾性率よりも大きい。すなわち、第２カバーシート６０の弾性率は、センサシート３０の弾性率、保護シート４０の弾性率、及びベース材２０の弾性率に比較して、大きくなっている。つまり、第２カバーシート６０は、センサシート３０、保護シート４０、及びベース材２０に比べて硬質である。また、第２カバーシート６０の弾性率は、第１カバーシート５０の弾性率と同じである。なお、接着シート９０の弾性率は、第２カバーシート６０弾性率、センサシート３０の弾性率、保護シート４０の弾性率、及びベース材２０の弾性率のいずれに対しても小さくなっている。
【0055】
＜第２実施形態の作用について＞
センサシート３０は、伸長した状態でベース材２０に取り付けられている。また、第２実施形態では、センサシート３０は、保護シート４０に伸長した状態で取り付けられている。このように、センサシート３０が、第１負方向Ｘ２側のベース材２０、及び第１正方向Ｘ１側の保護シート４０の双方に対して伸長した状態であると、センサシート３０の湾曲の向きが均一化しにくい。すなわち、第２実施形態のセンサシート３０は、第１負方向Ｘ２側に凸となるように湾曲したり、第１正方向Ｘ１側に凸となるように湾曲したり、全体的に波打つように湾曲したり、様々な態様で湾曲する。
センサシート３０は、伸長した状態でベース材２０に取り付けられている。また、第２実施形態では、センサシート３０は、保護シート４０に伸長した状態で取り付けられている。このように、センサシート３０が、第１負方向Ｘ２側のベース材２０、及び第１正方向Ｘ１側の保護シート４０の双方に対して伸長した状態であると、センサシート３０の湾曲の向きが均一化しにくい。すなわち、第２実施形態のセンサシート３０は、第１負方向Ｘ２側に凸となるように湾曲したり、第１正方向Ｘ１側に凸となるように湾曲したり、全体的に波打つように湾曲したり、様々な態様で湾曲する。
【0056】
＜第２実施形態の効果＞
（２－１）第２実施形態において、ベース材２０の第２主面２０Ｂ側には第２カバーシート６０が配置されている。そして、第２カバーシート６０の弾性率は、ベース材２０の弾性率に対して大きい。したがって、第２カバーシート６０の存在により、ベース材２０が湾曲することを抑制できる。すなわち、ベース材２０の第１主面２０Ａ上に位置するセンサシート３０が湾曲することも抑制できる。また、ベース材２０の第１主面２０Ａ側の第１カバーシート５０に加えて、その反対側に第２カバーシート６０を設けることで、変位センサ１０がどのような態様で湾曲しようとしても、その湾曲を効果的に抑制できる。
（２－１）第２実施形態において、ベース材２０の第２主面２０Ｂ側には第２カバーシート６０が配置されている。そして、第２カバーシート６０の弾性率は、ベース材２０の弾性率に対して大きい。したがって、第２カバーシート６０の存在により、ベース材２０が湾曲することを抑制できる。すなわち、ベース材２０の第１主面２０Ａ上に位置するセンサシート３０が湾曲することも抑制できる。また、ベース材２０の第１主面２０Ａ側の第１カバーシート５０に加えて、その反対側に第２カバーシート６０を設けることで、変位センサ１０がどのような態様で湾曲しようとしても、その湾曲を効果的に抑制できる。
【0057】
（２－２）上記実施形態では、第２カバーシート６０の方が、センサ部ＳＤに対して弾性率が大きい。すなわち、第２カバーシート６０は、センサ部ＳＤよりも変形しにくい。このような弾性率の大小関係によれば、センサシート３０の湾曲をより確実に抑制できる。
【0058】
（２－３）上記第２実施形態において、第２カバーシート６０は、接着シート９０の第１負方向Ｘ２側を向く面に取り付けられている。したがって、第２カバーシート６０は、変位センサ１０の保管中に接着シート９０に埃等が付着することを防ぐ防汚シートとしても機能する。
【0059】
＜変更例＞
上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
【0060】
・上記実施形態において、ベース材２０の形状、厚み、及び材質は上記実施形態の例に限定されない。また、上記実施形態において、ベース材２０の弾性率が、第１カバーシート５０及び第２カバーシート６０の弾性率に対して小さければ、ベース材２０の形状、厚み、及び材質は上記実施形態の例に限定されない。
【0061】
・上記実施形態において、基材３１の形状、厚み、及び材質は、上記実施形態の例に限定されない。また、上記実施形態において、センサシート３０の弾性率が、第１カバーシート５０及び第２カバーシート６０の弾性率に対して小さければ、基材３１の形状、厚み、及び材質は上記実施形態の例に限定されない。
【0062】
・上記実施形態において、センサ素子３２は抵抗値によって変位量を計測するものに限らず、ポリ乳酸を用いた圧電シートなど、出力する電圧値の変化で変位量を計測するもので代用してもよい。
【0063】
・上記実施形態において、センサ素子３２は、少なくとも１つあれば、その数は問わない。すなわち、センサ素子３２の数は、１～４つでもよいし、６つ以上あってもよい。
・上記実施形態において、センサシート３０は、歪みの大きさを測定可能であれば、その具体的な構成は上記実施形態の例に限定されない。例えば、センサシート３０は、一対の電極とその間に位置する誘電層とを有しており、静電容量の変化を検出することで歪みの大きさを測定する静電容量型のセンサでもよい。また、センサシート３０は、光やカメラ等で歪みの大きさを検出するものでもよい。また、センサシート３０は、圧電フィルムによって構成されていてもよい。
・上記実施形態において、センサシート３０は、歪みの大きさを測定可能であれば、その具体的な構成は上記実施形態の例に限定されない。例えば、センサシート３０は、一対の電極とその間に位置する誘電層とを有しており、静電容量の変化を検出することで歪みの大きさを測定する静電容量型のセンサでもよい。また、センサシート３０は、光やカメラ等で歪みの大きさを検出するものでもよい。また、センサシート３０は、圧電フィルムによって構成されていてもよい。
【0064】
・上記実施形態において、変位センサ１０において、第１負方向Ｘ２側からベース材２０、センサシート３０、第１カバーシート５０の順に積層されていれば、これらの部材の間に別の層が配置されていてもよい。例えば、ベース材２０とセンサシート３０との間に、別のシートが位置していてもよい。
【0065】
・上記実施形態において、保護シート４０の形状、厚み、及び材質は、上記実施形態の例に限定されない。また、上記実施形態において、保護シート４０の弾性率が、第１カバーシート５０及び第２カバーシート６０の弾性率に対して小さければ、保護シート４０の形状、厚み、及び材質は上記実施形態の例に限定されない。
【0066】
・上記実施形態において、保護シート４０は、省略可能である。
・上記実施形態において、接着シート９０は、省略可能である。その場合、例えば、変位センサ１０において測定対象と接触する面に、両面接着可能なテープ等を張り付ければよい。
・上記実施形態において、接着シート９０は、省略可能である。その場合、例えば、変位センサ１０において測定対象と接触する面に、両面接着可能なテープ等を張り付ければよい。
【0067】
・上記実施形態において、第１カバーシート５０の形状、厚み、及び材質は、上記実施形態の例に限定されない。また、上記実施形態において、第１カバーシート５０の弾性率が、ベース材２０弾性率に対して大きければ、第１カバーシート５０の形状、厚み、及び材質は上記実施形態の例に限定されない。この点、第２カバーシート６０も同様である。
【0068】
・上記実施形態において、各部材の弾性率は、上記実施形態の例と異なる方法で確認してもよい。例えば、ベース材２０は、ＩＳＯ１７９８：２００８、ＩＳＯ８０６７：２００８に基づいて試験をして弾性率を確認してもよい。また、センサ部ＳＤは、ＩＳＯ３７：２０１１に基づいて試験をして弾性率を確認してもよい。また、第１カバーシート５０及び第２カバーシート６０は、ＩＳＯ５２７－１：２０１２に基づいて試験をして弾性率を確認してもよい。
【0069】
・第２実施形態において、第１カバーシート５０の材質と、第２カバーシート６０の材質とが異なっていてもよい。また、第１カバーシート５０の弾性率と第２カバーシート６０の弾性率とが異なっていてもよい。
【0070】
・第２実施形態において、第１カバーシート５０は省略可能である。例えば、図７に示す例では、変位センサ１０は、ベース材２０、センサシート３０、及び保護シート４０を含むセンサ部ＳＤと、接着シート９０と、第２カバーシート６０を備えている。そして、ベース材２０の第１主面２０Ａ側には、順にセンサシート３０の基材３１、センサ素子３２、保護シート４０が積層されている。また、第２主面２０Ｂ側には、順に接着シート９０、第２カバーシート６０が積層されている。第２カバーシート６０の弾性率は、ベース材２０の弾性率に対して大きくなっている。
【0071】
図７に示す例において、第２カバーシート６０は、ベース材２０の湾曲を抑制できる。したがって、ベース材２０と共に湾曲するセンサシート３０の湾曲を抑制できる。また、図７に示す例においても、保護シート４０及び接着シート９０は省略可能である。
【0072】
・各実施形態において、センサシート３０が伸長した状態でベース材２０に取り付けられていなくてもよい。ただし、図７に示す例において、ベース材２０が伸長した状態でセンサシート３０に取り付けられていると好ましい。この場合、ベース材２０の第２主面２０Ｂ側においては、第１主面２０Ａ側に比べて、より縮もうとする力が強くなる。その結果、変位センサ１０は全体として、第１正方向Ｘ１側に凸となるように湾曲する可能性が高い。このような場合に、第２主面２０Ｂ側に第２カバーシート６０が位置していると、変位センサ１０の湾曲を効果的に抑制できる。
【0073】
・第１実施形態において、第１カバーシート５０は、センサシート３０全体を覆っていなくてもよい。すなわち、第１負方向Ｘ２を向いて視たときに、第１カバーシート５０の面積はセンサシート３０の面積よりも小さくてもよい。例えば、図８に示す例では、変位センサ１０は、２つの第１カバーシート５０Ａを備えている。１つの第１カバーシート５０Ａは、センサシート３０の一方の長辺に沿って延びている。すなわち、当該第１カバーシート５０Ａは、センサシート３０の一方の長辺を覆っている。また、もう１つの第１カバーシート５０Ａは、センサシート３０のもう一方の長辺に沿って延びている。すなわち、当該第１カバーシート５０Ａは、センサシート３０のもう一方の長辺を覆っている。そして、２つの第１カバーシート５０Ａは、第３軸Ｚに沿う方向に離れている。その結果、第１負方向Ｘ２を向いて視たときに、センサシート３０の一部は、各第１カバーシート５０Ａに覆われていない。このように、第１カバーシート５０がセンサシート３０の一部を覆っている構成においてもセンサシート３０の湾曲を抑制できる。また、図８に示す例において、第１カバーシート５０は１つであってもよい。
【0074】
また、第１カバーシート５０が、センサシート３０全体を覆っていない場合において、第１カバーシート５０がセンサシート３０の一部を覆っていれば、第１カバーシート５０の形状及び位置は問わない。ただし、第１カバーシート５０が、センサシート３０全体を覆っていない場合、第１カバーシート５０は、センサ素子３２の検知部３２Ａが延びる方向に長尺であることが好ましい。
【0075】
上記実施形態及び変更例から導き出せる技術思想を以下に記載する。
［１］第１主面を有する板状のベース材及び前記ベース材の前記第１主面上に配置され、前記ベース材の変位量を計測可能なセンサシートを備えるセンサ部と、前記センサシートに対して前記ベース材とは反対側に、着脱可能に配置された第１カバーシートと、を備え、前記第１カバーシートの弾性率は、前記ベース材の弾性率より大きい変位センサ。
［１］第１主面を有する板状のベース材及び前記ベース材の前記第１主面上に配置され、前記ベース材の変位量を計測可能なセンサシートを備えるセンサ部と、前記センサシートに対して前記ベース材とは反対側に、着脱可能に配置された第１カバーシートと、を備え、前記第１カバーシートの弾性率は、前記ベース材の弾性率より大きい変位センサ。
【0076】
［２］前記第１カバーシートの弾性率は、前記センサ部の弾性率より大きい［１］に記載の変位センサ。
［３］前記センサシートは、伸長した状態で前記ベース材に取り付けられている［２］に記載の変位センサ。
［３］前記センサシートは、伸長した状態で前記ベース材に取り付けられている［２］に記載の変位センサ。
【0077】
［４］前記センサ部は、前記センサシートと前記第１カバーシートとの間に位置する保護シートをさらに備える［１］～［３］のいずれか１つに記載の変位センサ。
［５］前記ベース材の前記第１主面とは反対の第２主面側に着脱可能に配置された第２カバーシートをさらに備え、前記第２カバーシートの弾性率は、前記ベース材の弾性率より大きい［１］～［４］のいずれか１つに記載の変位センサ。
［５］前記ベース材の前記第１主面とは反対の第２主面側に着脱可能に配置された第２カバーシートをさらに備え、前記第２カバーシートの弾性率は、前記ベース材の弾性率より大きい［１］～［４］のいずれか１つに記載の変位センサ。
【0078】
［６］前記第２カバーシートの弾性率は、前記センサ部の弾性率より大きい［５］に記載の変位センサ。
［７］第１主面を有する板状のベース材及び前記ベース材の前記第１主面上に配置され、前記ベース材の変位量を計測可能なセンサシートを備えるセンサ部と、前記ベース材の前記第１主面とは反対の第２主面側に、着脱可能に配置された第１カバーシートと、を備え、前記第１カバーシートの弾性率は、前記ベース材の弾性率より大きい変位センサ。
［７］第１主面を有する板状のベース材及び前記ベース材の前記第１主面上に配置され、前記ベース材の変位量を計測可能なセンサシートを備えるセンサ部と、前記ベース材の前記第１主面とは反対の第２主面側に、着脱可能に配置された第１カバーシートと、を備え、前記第１カバーシートの弾性率は、前記ベース材の弾性率より大きい変位センサ。
【0079】
［８］前記第１カバーシートの弾性率は、前記センサ部の弾性率より大きい［７］に記載の変位センサ。
［９］前記第１主面の法線方向から平面視したときに、前記第１カバーシートは前記センサシートの全域を覆っている［１］～［８］のいずれか１つに記載の変位センサ。
［９］前記第１主面の法線方向から平面視したときに、前記第１カバーシートは前記センサシートの全域を覆っている［１］～［８］のいずれか１つに記載の変位センサ。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】