特許 7548468 センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-02

(45)【発行日】2024-09-10

(54)【発明の名称】センサ

(51)【国際特許分類】

   G01L 1/16 20060101AFI20240903BHJP

【ＦＩ】

G01L1/16 B

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2024506031

(86)(22)【出願日】2023-02-21

(86)【国際出願番号】 JP2023006115

(87)【国際公開番号】W WO2023171354

(87)【国際公開日】2023-09-14

【審査請求日】2024-07-11

(31)【優先権主張番号】P 2022036387

(32)【優先日】2022-03-09

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【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】110000970

【氏名又は名称】弁理士法人 楓国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大西 克己

【審査官】細見 斉子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２１－０５３１６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１２／１３７８９７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１９－０１０４９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２２／００４２８６４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０２０－００８３９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平９－２３６５０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１５／０９３３５６（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｌ １／１６

Ｇ０１Ｂ ７／１６

Ｈ１０Ｎ ３０／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

上下方向に並ぶ第１上主面及び第１下主面と左右方向に並ぶ左側面及び右側面を有し、かつ、前記左右方向に延びる長手方向を有しているセンサ部と、
下面を有する１以上の第１接着部材と、を備えており、
前記センサ部は、
前記上下方向に並ぶ第２上主面及び第２下主面を有している圧電フィルムと、
前記第２上主面に設けられている上電極と、
前記第２下主面に設けられている電極部材と、を含んでおり、
前記電極部材は、下電極を有し、
前記第１接着部材は、
第１下面を有する左接着部材と、
第２下面を有し、前記左接着部材とは別の部材である右接着部材と、を含んでおり、
前記左接着部材は、前記左側面に接し、
前記第１下面は、前記上下方向に視て、前記センサ部の左の領域において前記センサ部と重ならない部分を有し、
前記右接着部材は、前記第１下主面に接しておらず、かつ、前記センサ部の右端部に接し、
前記第２下面は、前記上下方向に視て、前記右端部の前、右又は後の領域において前記センサ部と重ならない部分を有する、
センサ。

【請求項2】

前記第１接着部材は、前記左側面及び前記第１上主面に跨って設けられる、
請求項１に記載のセンサ。

【請求項3】

前記第１接着部材は、前記左側面、前記第１上主面及び前記右側面に跨って設けられる、
請求項１又は請求項２に記載のセンサ。

【請求項4】

前記左接着部材は、前記左側面及び前記第１上主面に跨って設けられる、
請求項１又は請求項２に記載のセンサ。

【請求項5】

前記右接着部材は、前記右側面及び前記第１上主面に跨って設けられる、
請求項１又は請求項２に記載のセンサ。

【請求項6】

前記電極部材は、フレキシブルプリント基板を、更に有している、
請求項１又は請求項２に記載のセンサ。

【請求項7】

前記第１接着部材の外縁は、前記上下方向に視て、前記センサ部を囲んでいる、
請求項１又は請求項２に記載のセンサ。

【請求項8】

前記第１接着部材の内縁は、前記上下方向に視て、前記センサ部を囲んでいる、
請求項１又は請求項２に記載のセンサ。

【請求項9】

第２接着部材を、更に備えており、
前記第２接着部材は、前記第１下主面に設けられる、
請求項１又は請求項２に記載のセンサ。

【請求項10】

前記第１下主面の外縁は、前記上下方向に視て、前記第２接着部材を囲んでいる、
請求項９に記載のセンサ。

【請求項11】

上下方向に並ぶ第１上主面及び第１下主面と左右方向に並ぶ左側面及び右側面を有し、かつ、前記左右方向に延びる長手方向を有しているセンサ部と、
下面を有する１以上の第１接着部材と、を備えており、
前記センサ部は、
前記上下方向に並ぶ第２上主面及び第２下主面を有している圧電フィルムと、
前記第２上主面に設けられている上電極と、
前記第２下主面に設けられている電極部材と、を含んでおり、
前記電極部材は、
下電極と、
フレキシブルプリント基板と、を有しており、
前記第１接着部材は、第１下面を有する左接着部及び第２下面を有する右接着部を含んでおり、
前記左接着部は、前記左側面に接し、
前記第１下面は、前記上下方向に視て、前記センサ部の左の領域において前記センサ部と重ならない部分を有し、
前記右接着部は、前記第１下主面に接しておらず、かつ、前記センサ部の右端部に接し、
前記第２下面は、前記上下方向に視て、前記右端部の前、右又は後の領域において前記センサ部と重ならない部分を有する、
センサ。

【請求項12】

上下方向に並ぶ第１上主面及び第１下主面と左右方向に並ぶ左側面及び右側面を有し、かつ、前記左右方向に延びる長手方向を有しているセンサ部と、
下面を有する１以上の第１接着部材と、
第２接着部材と、を備えており、
前記センサ部は、
前記上下方向に並ぶ第２上主面及び第２下主面を有している圧電フィルムと、
前記第２上主面に設けられている上電極と、
前記第２下主面に設けられている電極部材と、を含んでおり、
前記電極部材は、下電極を有し、
前記第１接着部材は、第１下面を有する左接着部及び第２下面を有する右接着部を含んでおり、
前記左接着部は、前記左側面に接し、
前記第１下面は、前記上下方向に視て、前記センサ部の左の領域において前記センサ部と重ならない部分を有し、
前記右接着部は、前記第１下主面に接しておらず、かつ、前記センサ部の右端部に接し、
前記第２下面は、前記上下方向に視て、前記右端部の前、右又は後の領域において前記センサ部と重ならない部分を有し、
前記第２接着部材は、前記第１下主面に設けられる、
センサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、被測定物の変形を検知するセンサに関する。

【背景技術】

【0002】

従来のセンサに関する発明としては、例えば、特許文献１に記載の変位センサが知られている。この変位センサは、弾性体及び平膜型圧電素子を備えている。平膜型圧電素子は、弾性体の第１主面に取り付けられる。また、平膜型圧電素子は、圧電性シートを含み、圧電性シートの両面に電極が形成された構造を有している。この変位センサは、接着部材により被測定物に取り付けられ、被測定物の変形を検知する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】国際公開第２０１２／１３７８９７号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、特許文献１に記載の変位センサにおいて、被測定物の変形を検知する感度を向上したいという要望がある。

【0005】

そこで、本発明の目的は、被測定物の変形を検知する感度を向上することができるセンサを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一形態に係るセンサは、
上下方向に並ぶ第１上主面及び第１下主面と左右方向に並ぶ左側面及び右側面を有し、かつ、前記左右方向に延びる長手方向を有しているセンサ部と、
下面を有する１以上の第１接着部材と、を備えており、
前記センサ部は、
前記上下方向に並ぶ第２上主面及び第２下主面を有している圧電フィルムと、
前記第２上主面に設けられている上電極と、
前記第２下主面に設けられている電極部材と、を含んでおり、
前記電極部材は、下電極を有し、
前記第１接着部材は、第１下面を有する左接着部及び第２下面を有する右接着部を含んでおり、
前記左接着部は、前記左側面に接し、
前記第１下面は、前記上下方向に視て、前記センサ部の左の領域において前記センサ部と重ならない部分を有し、
前記右接着部は、前記第１下主面に接しておらず、かつ、前記センサ部の右端部に接し、
前記第２下面は、前記上下方向に視て、前記右端部の前、右又は後の領域において前記センサ部と重ならない部分を有する。

【0007】

本明細書において、方向を以下のように定義する。センサ１において、センサ１の第１上主面ＵＳ１及び第１下主面ＬＳ１が並ぶ方向を上下方向と定義する。また、上下方向に視て、センサ１の長辺が延びる方向を左右方向と定義する。上下方向に視て、センサ１の短辺が延びる方向を前後方向と定義する。上下方向、左右方向及び前後方向は、互いに直交している。なお、本明細書における方向の定義は、一例である。従って、センサ１の実使用時における方向と本明細書における方向とが一致している必要はない。また、図１において上下方向が反転してもよい。図１において左右方向が反転してもよい。図１において前後方向が反転してもよい。

【0008】

以下では、Ｘ，Ｙは、センサ１の部品又は部材である。本明細書において、特に断りのない場合には、Ｘの各部について以下のように定義する。Ｘの上部とは、Ｘの上半分を意味する。Ｘの上端とは、Ｘの上方向の端を意味する。Ｘの上端部とは、Ｘの上端及びその近傍を意味する。この定義は、上方向以外の方向にも適用される。

【0009】

また、「Ｘは、Ｙの上に位置している。」とは、ＸがＹの真上に位置していることを意味する。従って、上下方向に視て、Ｘは、Ｙと重なっている。「Ｘは、Ｙより上に位置している。」とは、ＸがＹの真上に位置していること、及び、ＸがＹの斜め上に位置していることを意味する。従って、上下方向に視て、Ｘは、Ｙと重なっていてもよいし、Ｙと重なっていなくてもよい。この定義は、上方向以外の方向にも適用される。

【0010】

本明細書において、「ＸとＹとが電気的に接続される」とは、ＸとＹとの間で電気が導通していることを意味する。従って、ＸとＹとが接触していてもよいし、ＸとＹとが接触していなくてもよい。ＸとＹとが接触していない場合には、ＸとＹとの間に導電性を有するＺが配置されている。

【発明の効果】

【0011】

本発明に係るセンサによれば、被測定物の変形を検知する感度を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は、第１の実施形態に係るセンサ１及び被測定物２の分解斜視図である。

【図2】図２は、第１の実施形態に係るセンサ１及び被測定物２を下方向に視た平面図である。

【図3】図３は、第１の実施形態に係るセンサ部３を下方向に視た平面図である。

【図4】図４は、第１の実施形態に係るセンサ部３のＡ－Ａにおける断面図である。

【図5】図５は、第１の実施形態に係るセンサ１を上方向に視た平面図である。

【図6】図６は、第１の実施形態に係るセンサ１及び被測定物２を前方向に視た断面図である。

【図7】図７は、第１の実施形態に係るセンサ１及び被測定物２を左方向に視た断面図である。

【図8】図８は、比較例に係るセンサ及び被測定物２の分解斜視図である。

【図9】図９は、被測定物２が変形したときの比較例に係るセンサ及び被測定物２を前方向に視た断面図である。

【図10】図１０は、比較例に係るセンサ及び被測定物２に対し、ピエゾアクチュエータ５により振動を与えた実験のモデル図である。

【図11】図１１は、センサ１及び被測定物２に対し、ピエゾアクチュエータ５により振動を与えた実験のモデル図である。

【図12】図１２は、第１の実施形態における検知信号の一例である。

【図13】図１３は、被測定物２が変形したときの第１の実施形態に係るセンサ１及び被測定物２を前方向に視た断面図である。

【図14】図１４は、第１の変形例に係るセンサ１ａ及び被測定物２を下方向に視た平面図である。

【図15】図１５は、第１の変形例に係るセンサ１ａ及び被測定物２を前方向に視た断面図である。

【図16】図１６は、第２の変形例に係るセンサ１ｂ及び被測定物２を下方向に視た平面図である。

【図17】図１７は、第２の変形例に係るセンサ１ｂ及び被測定物２を前方向に視た断面図である。

【図18】図１８は、第３の変形例に係るセンサ１ｃ及び被測定物２を下方向に視た平面図である。

【図19】図１９は、第３の変形例に係るセンサ１ｃ及び被測定物２を前方向に視た断面図である。

【図20】図２０は、第２の実施形態に係るセンサ１ｄ及び被測定物２を下方向に視た平面図である。

【図21】図２１は、第２の実施形態に係るセンサ１ｄを上方向に視た平面図である。

【図22】図２２は、第２の実施形態に係るセンサ１ｄ及び被測定物２を前方向に視た断面図である。

【図23】図２３は、第４の変形例に係るセンサ１ｅ及び被測定物２を下方向に視た平面図である。

【図24】図２４は、第４の変形例に係るセンサ１ｅ及び被測定物２を前方向に視た断面図である。

【図25】図２５は、第３の実施形態に係るセンサ１ｆ及び被測定物２の分解斜視図である。

【図26】図２６は、第３の実施形態に係るセンサ１ｆ及び被測定物２を下方向に視た平面図である。

【図27】図２７は、第３の実施形態に係るセンサ１ｆを上方向に視た平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

［第１の実施形態］
以下に、本発明の第１の実施形態に係るセンサ１の構成について図面を参照しながら説明する。図１は、第１の実施形態に係るセンサ１及び被測定物２の分解斜視図である。図２は、第１の実施形態に係るセンサ１及び被測定物２を下方向に視た平面図である。図３は、第１の実施形態に係るセンサ部３を下方向に視た平面図である。図４は、第１の実施形態に係るセンサ部３のＡ－Ａにおける断面図である。図５は、第１の実施形態に係るセンサ１を上方向に視た平面図である。図６は、第１の実施形態に係るセンサ１及び被測定物２を前方向に視た断面図である。図７は、第１の実施形態に係るセンサ１及び被測定物２を左方向に視た断面図である。

【0014】

センサ１は、被測定物２の変形を検出するセンサである。被測定物２は、例えば、板形状を有している。本実施形態では、被測定物２は、上下方向に並ぶ上主面及び下主面を有している。

【0015】

センサ１は、図１に示すように、センサ部３及び第１接着部材４を備えている。例えば、被測定物２が上方向又は下方向に撓むと、センサ部３も上方向又は下方向に撓む。これにより、センサ部３は、被測定物２の変形に応じた検知信号を出力する。

【0016】

センサ部３は、図１に示すように、上下方向に並ぶ第１上主面ＵＳ１及び第１下主面ＬＳ１を有している。第１上主面ＵＳ１は、第１下主面ＬＳ１の上に位置している。また、センサ部３は、左右方向に並ぶ左側面及び右側面を有している。左側面は、右側面の左に位置している。また、センサ部３は、前後方向に並ぶ前側面及び後側面を有している。前側面は、後側面の前に位置している。

【0017】

センサ部３は、図２に示すように、上下方向に視て、矩形状を有している。センサ部３は、左右方向に延びる長手方向を有している。また、センサ部３は、前後方向に延びる短手方向を有している。すなわち、センサ部３の左右方向の長さは、センサ部３の前後方向の長さより長い。

【0018】

センサ部３は、図３に示すように、圧電フィルム１４、上電極１５ａ及び電極部材１３を含んでいる。圧電フィルム１４は、シート形状を有している。従って、圧電フィルム１４は、図４に示すように、上下方向に並ぶ第２上主面ＵＳ２及び第２下主面ＬＳ２を有している。圧電フィルム１４の左右方向の長さは、圧電フィルム１４の前後方向の長さより長い。本実施形態では、圧電フィルム１４は、上下方向に視て、左右方向に延びる長辺を有する矩形状を有している。圧電フィルム１４は、圧電フィルム１４の変形量に応じた電荷を発生する。本実施形態では、圧電フィルム１４は、ＰＬＡフィルムである。以下に、圧電フィルム１４について、より詳細に説明する。

【0019】

圧電フィルム１４は、圧電フィルム１４が左右方向に伸張されたときに発生する電荷の極性が、圧電フィルム１４が前後方向に伸張されたときに発生する電荷の極性と逆となる特性を有している。具体的には、圧電フィルム１４は、キラル高分子から形成されるフィルムである。キラル高分子とは、例えば、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、特にＬ型ポリ乳酸（ＰＬＬＡ）である。キラル高分子からなるＰＬＬＡは、主鎖が螺旋構造を有する。ＰＬＬＡは、一軸延伸されて分子が配向する圧電性を有する。圧電フィルム１４は、ｄ１４の圧電定数を有している。圧電フィルム１４の一軸延伸方向（配向方向）は、前後方向及び左右方向のそれぞれに対して４５度の角度を形成している。この４５度は、例えば、４５度±１０度程度を含む角度を含む。これにより、圧電フィルム１４は、圧電フィルム１４が左右方向に伸張されること又は前後方向に伸張されることにより、電荷を発生する。圧電フィルム１４が左右方向に伸張されたときに圧電フィルム１４が発生する電荷の極性は、圧電フィルム１４が前後方向に伸張されたときに圧電フィルム１４が発生する電荷の極性と異なる。圧電フィルム１４は、例えば、左右方向に伸張されると正の電荷を発生する。圧電フィルム１４は、例えば、前後方向に伸張されると負の電荷を発生する。電荷の大きさは、伸張又は圧縮による圧電フィルム１４の変形量に依存する。より正確には、電荷の大きさは、伸張又は圧縮による圧電フィルム１４の変形量の微分値に比例する。

【0020】

上電極１５ａは、グランド電極である。上電極１５ａは、グランドに接続される。上電極１５ａは、図４に示すように、圧電フィルム１４の第２上主面ＵＳ２に設けられている。上電極１５ａは、圧電フィルム１４の第２上主面ＵＳ２の全体を覆っている。上電極１５ａは、図示しない粘着層を含んでいる。そして、この粘着層により、上電極１５ａが圧電フィルム１４の第２上主面ＵＳ２に固定されている。

【0021】

電極部材１３は、図４に示すように、圧電フィルム１４の第２下主面ＬＳ２に設けられている。また、電極部材１３は、下電極１５ｂ及びフレキシブルプリント基板１９を有している。

【0022】

下電極１５ｂは、信号電極である。下電極１５ｂから検知信号が出力される。本実施形態では、下電極１５ｂは、図４に示すように、後述するフレキシブルプリント基板１９の上主面に設けられている。すなわち、下電極１５ｂは、後述するフレキシブルプリント基板１９の複数の絶縁体層の内の最も上に位置する絶縁体層の上主面に設けられている導体層である。

【0023】

フレキシブルプリント基板１９は、可撓性を有する回路基板である。フレキシブルプリント基板１９は、上下方向に並ぶ上主面及び下主面を有している。フレキシブルプリント基板１９は、信号線、グランド線及び複数の絶縁体層を含んでいる。複数の絶縁体層は、上下方向に積層されている。信号線及びグランド線は、絶縁体層に設けられている導体層である。信号線は、下電極１５ｂと電気的に接続されている。信号線には、下電極１５ｂが出力する検知信号が伝送される。グランド線は、上電極１５ａと電気的に接続されている。グランド線は、グランド電位に接続されている。

【0024】

第１接着部材４は、図１に示すように、センサ部３を被測定物２に固定する。第１接着部材４は、例えば、片面テープ、両面テープ、熱硬化接着剤、熱可塑性接着剤又はＵＶ硬化接着剤である。本実施形態では、第１接着部材４は、図１に示すように、上下方向に視て、左右方向に延びる長辺を有する矩形状を有している。また、第１接着部材４は、センサ部３の第１上主面ＵＳ１、左側面、右側面、前側面及び後側面の全体を覆っている。これにより、第１接着部材４の外縁は、図２に示すように、上下方向に視て、センサ部３を囲んでいる。また、本実施形態では、第１接着部材４は、図６に示すように、センサ部３の左側面、第１上主面ＵＳ１及び右側面に跨って設けられる。

【0025】

第１接着部材４は、図１に示すように、上下方向に並ぶ上面ＵＳ４及び下面ＬＳ４を有している。下面ＬＳ４は、上面ＵＳ４の下に位置している。また、下面ＬＳ４の法線方向は、下方向である。

【0026】

第１接着部材４は、図１に示すように、第１下面ＬＳ４Ｌを有する左接着部４Ｌ及び第２下面ＬＳ４Ｒを有する右接着部４Ｒを含んでいる。左接着部４Ｌは、図１に示すように、第１接着部材４の左部である。右接着部４Ｒは、第１接着部材４の右部である。第１下面ＬＳ４Ｌは、下面ＬＳ４の左部である。第２下面ＬＳ４Ｒは、下面ＬＳ４の右部である。従って、第１下面ＬＳ４Ｌ及び第２下面ＬＳ４Ｒのそれぞれの法線方向は、下方向である。

【0027】

本実施形態では、左接着部４Ｌは、図１に示すように、上下方向に視て、センサ部３の左部と重なっている。また、左接着部４Ｌは、センサ部３の左端部に接している。より詳細には、左接着部４Ｌは、図６に示すように、センサ部３の左側面に接している。また、左接着部４Ｌは、センサ部３の前側面及び後側面のそれぞれに接している。

【0028】

左接着部４Ｌは、図１に示すように、センサ部３の第１上主面ＵＳ１に接している。より詳細には、第１下面ＬＳ４Ｌは、センサ部３の第１上主面ＵＳ１に接している。しかし、左接着部４Ｌは、図５に示すように、センサ部３の第１下主面ＬＳ１に接していない。第１下面ＬＳ４Ｌは、上下方向に視て、センサ部３の左端部の前の領域ＰＬＦ、センサ部３の左端部の左の領域ＰＬＬ及びセンサ部３の左端部の後の領域ＰＬＢにおいて重ならない部分を有している。従って、第１下面ＬＳ４Ｌは、上下方向に視て、センサ部３の左の領域ＰＬＬにおいてセンサ部３と重ならない部分Ｐ１を有している。部分Ｐ１は、被測定物２の上主面に接する。これにより、センサ部３の左端部は、被測定物２の上主面に固定される。

【0029】

本実施形態では、右接着部４Ｒは、図１に示すように、上下方向に視て、センサ部３の右部と重なっている。また、右接着部４Ｒは、センサ部３の右端部に接している。より詳細には、右接着部４Ｒは、図６に示すように、センサ部３の右側面に接している。また、右接着部４Ｒは、センサ部３の前側面及び後側面のそれぞれに接している。

【0030】

右接着部４Ｒは、図１に示すように、センサ部３の第１上主面ＵＳ１に接している。より詳細には、第２下面ＬＳ４Ｒは、センサ部３の第１上主面ＵＳ１に接している。しかし、右接着部４Ｒは、図５に示すように、センサ部３の第１下主面ＬＳ１に接していない。第２下面ＬＳ４Ｒは、上下方向に視て、センサ部３の右端部の前の領域ＰＲＦ、センサ部３の右端部の右の領域ＰＲＲ及びセンサ部３の右端部の後の領域ＰＲＢにおいてセンサ部３と重ならない部分Ｐ２を有している。従って、第２下面ＬＳ４Ｒは、上下方向に視て、センサ部３の右の領域ＰＲＲにおいてセンサ部３と重ならない部分を有している。部分Ｐ２は、被測定物２の上主面に接する。これにより、センサ部３の右端部は、被測定物２の上主面に固定される。

【0031】

ところで、センサ１は、被測定物２の変形を検知する感度を向上できる構造を有している。以下にこの構造について説明する。図８は、比較例に係るセンサ及び被測定物２の分解斜視図である。図９は、被測定物２が変形したときの比較例に係るセンサ及び被測定物２を前方向に視た断面図である。図１０は、比較例に係るセンサ及び被測定物２に対し、ピエゾアクチュエータ５により振動を与えた実験のモデル図である。図１１は、センサ１及び被測定物２に対し、ピエゾアクチュエータ５により振動を与えた実験のモデル図である。図１２は、第１の実施形態における検知信号の一例である。なお、図１２において、横軸は、時刻の値を示し、かつ、縦軸は、検知信号の値を示す。図１３は、被測定物２が変形したときの第１の実施形態に係るセンサ１及び被測定物２を前方向に視た断面図である。

【0032】

まず、比較例に係るセンサについて説明する。比較例に係るセンサでは、第１接着部材４は、両面テープである。第１接着部材４は、センサ部３を被測定物２に固定する。より詳細には、第１接着部材４は、図８に示すように、センサ部３の第１下主面ＬＳ１に設けられる。これにより、センサ部３は、第１接着部材４を介して、被測定物２の上主面に固定される。

【0033】

次に、比較例に係るセンサの問題点について説明する。被測定物２が上方向又は下方向に撓むと、図９に示すように、センサ部３及び第１接着部材４も上方向又は下方向に撓む。このとき、被測定物２は、上下方向に直交する方向に伸張する。上下方向に直交する方向は、例えば、左右方向である。センサ部３及び第１接着部材４は、被測定物２の上主面に固定される。そのため、センサ部３及び第１接着部材４は、例えば、左右方向に伸張する。すなわち、圧電フィルム１４は、例えば、左右方向に伸張する。その結果、センサ部３が出力する検知信号の絶対値は、上昇する。

【0034】

しかし、第１接着部材４が変形しやすい構造を有していると、第１接着部材４は、図９に示すように、左右方向に縮むように変形しようとする。そのため、圧電フィルム１４の伸張量は、減少する。その結果、センサ部３が出力する検知信号の絶対値の上昇量は、減少する。

【0035】

そこで、本願発明者は、検知信号の絶対値の減少を抑制するために、実験を行った。具体的には、比較例に係るセンサ及び被測定物２とセンサ１及び被測定物２のそれぞれに対し、図１０及び図１１に示すように、ピエゾアクチュエータ５により正弦波の振動を与えて、比較例に係るセンサが出力する検知信号とセンサ１が出力する検知信号とを調べた。なお、本実験では、被測定物２の材料は、ＳＵＳ（Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ Ｕｓｅｄ Ｓｔｅｅｌ）である。また、支持部材６及び支持部材７の形状は、円柱である。また、その円柱の軸方向は、前後方向である。また、支持部材６及び支持部材７は、図９及び図１０に示すように、被測定物２を机の上面Ｓ７に支持している。なお、本実験では、比較例に係るセンサが出力する検知信号及びセンサ１が出力する検知信号のそれぞれをチャージアンプ（図示せず）により電圧信号に変換し、その電圧信号をＡＤコンバータ（図示せず）によりデジタル信号に変換している。

【0036】

ピエゾアクチュエータ５により正弦波の振動を与えているため、検知信号は、図１２に示すように、正弦波状である。なお、図１２において、基準値は、ＡＤコンバータにより設定される。検知信号と基準値との差が伸張又は圧縮による圧電フィルム１４の変形量の微分値に比例する。比較例に係るセンサでは、検知信号の極大値と検知信号の極小値との差ＶＰＰは、０．５２３Ｖであった。一方、センサ１では、検知信号の極大値と検知信号の極小値との差ＶＰＰは、０．８１８Ｖであった。センサ１の検知信号の極大値と検知信号の極小値との差ＶＰＰは、比較例に係るセンサの検知信号の極大値と検知信号の極小値との差ＶＰＰに対して、約５６％大きい。このように、センサ１は、被測定物２の変形を検知する感度を向上できる。

【0037】

ここで、本願発明者は、センサ１において、被測定物２の変形を検知する感度を向上できる理由について以下のように考えた。第１接着部材４が変形しやすい構造を有していると、比較例に係るセンサでは、第１接着部材４が左右方向に縮むように変形しようとする。そのため、被測定物２の変形がセンサ部３に効率良く伝わらない。これにより、圧電フィルム１４の左右方向の伸張量は、減少する。その結果、センサ部３が出力する検知信号の極大値と検知信号の極小値との差ＶＰＰは、減少する。

【0038】

一方、センサ１のように、第１接着部材４がセンサ部３の第１下主面ＬＳ１に接しないようにすると、第１接着部材４に対する力の加わり方が変化する。これにより、第１接着部材４が変形することが抑制されて、被測定物２の変形がセンサ部３に効率良く伝わる。そのため、圧電フィルム１４の左右方向の伸張量は、比較例に係るセンサの圧電フィルム１４の左右方向の伸張量より大きくなる。従って、圧電フィルム１４が発生する電荷量は、大きくなる。その結果、センサ１によれば、被測定物２の変形を検知する感度を向上することができる。

【0039】

［第１の変形例］
以下に第１の変形例に係るセンサ１ａについて図を参照しながら説明する。図１４は、第１の変形例に係るセンサ１ａ及び被測定物２を下方向に視た平面図である。図１５は、第１の変形例に係るセンサ１ａ及び被測定物２を前方向に視た断面図である。なお、第１の変形例に係るセンサ１ａについては、第１の実施形態に係るセンサ１と異なる部分のみ説明し、後は省略する。

【0040】

センサ１ａは、第１接着部材４がセンサ部３の前側面及び後側面を覆っていない点において、センサ１と相違する。

【0041】

本変形例では、第１接着部材４は、図１４に示すように、センサ部３の第１上主面ＵＳ１、左側面及び右側面の全体を覆っている。従って、第１接着部材４は、図１５に示すように、センサ部３の左側面、第１上主面ＵＳ１及び右側面に跨って設けられる。一方、第１接着部材４は、センサ部３の前側面及び後側面のそれぞれに接していない。

【0042】

以上のようなセンサ１ａにおいても、センサ１と同じ効果を奏する。

【0043】

［第２の変形例］
以下に第２の変形例に係るセンサ１ｂについて図を参照しながら説明する。図１６は、第２の変形例に係るセンサ１ｂ及び被測定物２を下方向に視た平面図である。図１７は、第２の変形例に係るセンサ１ｂ及び被測定物２を前方向に視た断面図である。なお、第２の変形例に係るセンサ１ｂについては、第１の実施形態に係るセンサ１と異なる部分のみ説明し、後は省略する。

【0044】

センサ１ｂは、第１接着部材４がセンサ部３の右側面を覆っていない点において、センサ１と相違する。

【0045】

本変形例では、第１接着部材４は、図１６に示すように、センサ部３の第１上主面ＵＳ１、左側面、前側面及び後側面の全体を覆っている。従って、第１接着部材４は、図１７に示すように、センサ部３の左側面及び第１上主面ＵＳ１に跨って設けられる。一方、第１接着部材４は、センサ部３の右側面に接していない。

【0046】

以上のようなセンサ１ｂにおいても、センサ１と同じ効果を奏する。

【0047】

［第３の変形例］
以下に第３の変形例に係るセンサ１ｃについて図を参照しながら説明する。図１８は、第３の変形例に係るセンサ１ｃ及び被測定物２を下方向に視た平面図である。図１９は、第３の変形例に係るセンサ１ｃ及び被測定物２を前方向に視た断面図である。なお、第３の変形例に係るセンサ１ｃについては、第１の実施形態に係るセンサ１と異なる部分のみ説明し、後は省略する。

【0048】

センサ１ｃは、第１接着部材４がセンサ部３の第１上主面ＵＳ１を覆っていない点において、センサ１と相違する。

【0049】

本変形例では、第１接着部材４は、図１８に示すように、センサ部３の左側面、右側面、前側面及び後側面の全体を覆っている。すなわち、第１接着部材４は、上下方向に視て、センサ部３の周りを１周する環形状を有している。これにより、第１接着部材４の内縁は、上下方向に視て、センサ部３を囲んでいる。一方、第１接着部材４は、センサ部３の第１上主面ＵＳ１に接していない。

【0050】

以上のようなセンサ１ｃにおいても、センサ１と同じ効果を奏する。

【0051】

［第２の実施形態］
以下に第２の実施形態に係るセンサ１ｄについて図を参照しながら説明する。図２０は、第２の実施形態に係るセンサ１ｄ及び被測定物２を下方向に視た平面図である。図２１は、第２の実施形態に係るセンサ１ｄを上方向に視た平面図である。図２２は、第２の実施形態に係るセンサ１ｄ及び被測定物２を前方向に視た断面図である。なお、第２の実施形態に係るセンサ１ｄについては、第１の実施形態に係るセンサ１と異なる部分のみ説明し、後は省略する。

【0052】

センサ１ｄは、左接着部４Ｌが左接着部材４１である点及び右接着部４Ｒが右接着部材４２である点において、センサ１と相違する。左接着部材４１と右接着部材４２とは、別の部材である。

【0053】

左接着部材４１及び右接着部材４２のそれぞれは、センサ部３を被測定物２に固定する。

【0054】

左接着部材４１及び右接着部材４２のそれぞれは、例えば、片面テープ、両面テープ、熱硬化接着剤、熱可塑性接着剤又はＵＶ硬化接着剤である。本実施形態では、左接着部材４１及び右接着部材４２のそれぞれは、図２０に示すように、上下方向に視て、前後方向に延びる長辺を有する矩形状を有している。

【0055】

左接着部材４１は、図２０に示すように、上下方向に視て、センサ部３の左部と重なっている。また、本実施形態では、左接着部材４１は、図２２に示すように、センサ部３の左側面及び第１上主面ＵＳ１に跨って設けられる。

【0056】

左接着部材４１は、図２０に示すように、上下方向に並ぶ第３上面ＵＳ４１及び第３下面ＬＳ４１を有している。第３下面ＬＳ４１は、第３上面ＵＳ４１の下に位置している。また、第３下面ＬＳ４１の法線方向は、下方向である。

【0057】

左接着部材４１は、センサ部３の左端部に接している。より詳細には、左接着部材４１は、図２２に示すように、センサ部３の左側面と接している。また、左接着部材４１は、センサ部３の前側面及び後側面のそれぞれと接している。

【0058】

左接着部材４１は、図２２に示すように、センサ部３の第１上主面ＵＳ１と接している。より詳細には、第３下面ＬＳ４１は、センサ部３の第１上主面ＵＳ１と接している。しかし、左接着部材４１は、図２１に示すように、センサ部３の第１下主面ＬＳ１と接していない。第３下面ＬＳ４１は、上下方向に視て、センサ部３の左端部の前の領域ＰＬＦ、センサ部３の左端部の左の領域ＰＬＬ及びセンサ部３の左端部の後の領域ＰＬＢにおいて重ならない部分を有している。従って、第３下面ＬＳ４１は、センサ部３の左の領域ＰＬＬにおいてセンサ部３と重ならない部分Ｐ１を有している。部分Ｐ１は、被測定物２の上主面に接する。これにより、センサ部３の左端部は、被測定物２の上主面に固定される。

【0059】

右接着部材４２は、図２０に示すように、上下方向に視て、センサ部３の右部と重なっている。また、本実施形態では、右接着部材４２は、図２２に示すように、センサ部３の右側面及び第１上主面ＵＳ１に跨って設けられる。

【0060】

右接着部材４２は、図２０に示すように、上下方向に並ぶ第４上面ＵＳ４２及び第４下面ＬＳ４２を有している。第４下面ＬＳ４２は、第４上面ＵＳ４２の下に位置している。また、第４下面ＬＳ４２の法線方向は、下方向である。

【0061】

右接着部材４２は、センサ部３の右端部に接している。より詳細には、右接着部材４２は、図２２に示すように、センサ部３の右側面と接している。また、右接着部材４２は、センサ部３の前側面及び後側面のそれぞれと接している。

【0062】

右接着部材４２は、図２２に示すように、センサ部３の第１上主面ＵＳ１と接している。より詳細には、第４下面ＬＳ４２は、センサ部３の第１上主面ＵＳ１と接している。しかし、右接着部材４２は、図２１に示すように、センサ部３の第１下主面ＬＳ１と接していない。第４下面ＬＳ４２は、上下方向に視て、センサ部３の右端部の前の領域ＰＲＦ、センサ部３の右端部の右の領域ＰＲＲ及びセンサ部３の右端部の後の領域ＰＲＢにおいて重ならない部分を有している。従って、第４下面ＬＳ４２は、センサ部３の右の領域ＰＲＲにおいてセンサ部３と重ならない部分Ｐ２を有している。部分Ｐ２は、被測定物２の上主面に接する。これにより、センサ部３の右端部は、被測定物２の上主面に固定される。

【0063】

以上のようなセンサ１ｄにおいても、センサ１と同じ効果を奏する。また、センサ１ｄによれば、第１接着部材４の使用量を抑制することができる。

【0064】

［第４の変形例］
以下に第４の変形例に係るセンサ１ｅについて図を参照しながら説明する。図２３は、第４の変形例に係るセンサ１ｅ及び被測定物２を下方向に視た平面図である。図２４は、第４の変形例に係るセンサ１ｅ及び被測定物２を前方向に視た断面図である。なお、第４の変形例に係るセンサ１ｅについては、第２の実施形態に係るセンサ１ｄと異なる部分のみ説明し、後は省略する。

【0065】

センサ１ｅは、図２３及び図２４に示すように、左接着部材４１がセンサ部３の前側面及び後側面のそれぞれと接していない点及び右接着部材４２がセンサ部３の前側面及び後側面のそれぞれと接していない点において、センサ１ｄと相違する。

【0066】

以上のようなセンサ１ｅにおいても、センサ１ｄと同じ効果を奏する。

【0067】

［第３の実施形態］
以下に第３の実施形態に係るセンサ１ｆについて図を参照しながら説明する。図２５は、第３の実施形態に係るセンサ１ｆ及び被測定物２の分解斜視図である。図２６は、第３の実施形態に係るセンサ１ｆ及び被測定物２を下方向に視た平面図である。図２７は、第３の実施形態に係るセンサ１ｆを上方向に視た平面図である。なお、第３の実施形態に係るセンサ１ｆについては、第１の実施形態に係るセンサ１と異なる部分のみ説明し、後は省略する。

【0068】

センサ１ｆは、第２接着部材９を更に備えている点において、センサ１と相違する。

【0069】

第２接着部材９は、センサ部３を被測定物２に固定する。第２接着部材９は、例えば、両面テープ、熱硬化接着剤、熱可塑性接着剤又はＵＶ硬化接着剤である。本実施形態では、第２接着部材９は、図２５に示すように、上下方向に視て、左右方向に延びる長辺を有する矩形状を有している。

【0070】

第２接着部材９は、図２５に示すように、上下方向に並ぶ上面ＵＳ９及び下面ＬＳ９を有している。下面ＬＳ９は、上面ＵＳ９の下に位置している。第２接着部材９は、センサ部３の第１下主面ＬＳ１に設けられる。これにより、第２接着部材９は、センサ部３の第１下主面ＬＳ１を被測定物２の上主面に固定する。

【0071】

センサ部３の第１上主面ＵＳ１の外縁は、図２６に示すように、上下方向に視て、第２接着部材９を囲んでいる。また、センサ部３の第１下主面ＬＳ１の外縁は、図２７に示すように、上下方向に視て、第２接着部材９を囲んでいる。

【0072】

以上のようなセンサ１ｆにおいても、センサ１と同じ効果を奏する。また、センサ１ｆによれば、センサ部３をより強固に被測定物２に固定することができる。

【0073】

［その他の実施形態］
本発明に係るセンサは、センサ１，１ａ～１ｆに限らず、その要旨の範囲において変更可能である。また、センサ１，１ａ～１ｆの構造を任意に組み合わせてもよい。

【0074】

なお、被測定物２は、板形状を有していなくてもよい。

【0075】

なお、センサ１，１ａ～１ｆは、複数の第１接着部材４を備えていてもよい。

【0076】

なお、センサ部３は、上下方向に視て、矩形状を有していなくてもよい。この場合、センサ部３は、左右方向に延びる長手方向を有していればよい。

【0077】

なお、圧電フィルム１４の左右方向の長さは、圧電フィルム１４の前後方向の長さと同じであってもよい。

【0078】

なお、圧電フィルム１４は、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）フィルムであってもよい。また、圧電フィルム１４は、圧電セラミックであってもよい。

【0079】

なお、圧電フィルム１４が左右方向に伸張されたときに圧電フィルム１４が発生する電荷の極性は、圧電フィルム１４が前後方向に伸張されたときに圧電フィルム１４が発生する電荷の極性と同じであってもよい。

【0080】

なお、圧電フィルム１４の一軸延伸方向（配向方向）と前後方向及び左右方向のそれぞれとが形成する角度は、４５度に限られない。

【0081】

なお、上電極１５ａが信号電極であり、下電極１５ｂがグランド電極であってもよい。

【0082】

なお、下電極１５ｂは、フレキシブルプリント基板１９の上主面と下主面との間に設けられていてもよい。すなわち、下電極１５ｂは、フレキシブルプリント基板１９内に位置していてもよい。

【0083】

なお、フレキシブルプリント基板１９は、必須の構成要件ではない。

【0084】

なお、センサ１において、第２下面ＬＳ４Ｒは、上下方向に視て、センサ部３の右端部の前の領域ＰＲＦ、センサ部３の右端部の右の領域ＰＲＲ又はセンサ部３の右端部の後の領域ＰＲＢにおいて重ならない部分Ｐ２を有していればよい。

【0085】

なお、センサ１において、第１接着部材４の外縁は、上下方向に視て、センサ部３を囲んでいなくてもよい。

【0086】

なお、センサ１ａにおいて、第１接着部材４は、センサ部３の前側面又は後側面に接していてもよい。

【0087】

なお、センサ１ｂにおいて、第１接着部材４は、センサ部３の前側面又は後側面を覆っていなくてもよい。

【0088】

なお、センサ１ｄにおいて、第４下面ＬＳ４２は、上下方向に視て、センサ部３の右端部の前の領域ＰＲＦ、センサ部３の右端部の右の領域ＰＲＲ又はセンサ部３の右端部の後の領域ＰＲＢにおいて重ならない部分を有していればよい。

【0089】

なお、センサ１ｄにおいて、左接着部材４１及び右接着部材４２のそれぞれは、上下方向に視て、前後方向に延びる長辺を有する矩形状を有していなくてもよい。

【0090】

なお、センサ１ｄにおいて、左接着部材４１は、センサ部３の左側面及び第１上主面ＵＳ１に跨って設けられなくてもよい。

【0091】

なお、センサ１ｄにおいて、右接着部材４２は、センサ部３の右側面及び第１上主面ＵＳ１に跨って設けられなくてもよい。

【0092】

なお、センサ１ｆにおいて、センサ部３の第１下主面ＬＳ１の外縁は、上下方向に視て、第２接着部材９を囲んでいなくてもよい。第２接着部材９は、上下方向に視て、第１接着部材４の内縁に囲まれていてもよい。

【0093】

なお、左接着部材４１と右接着部材４２とは、互いに接していてもよい。

【符号の説明】

【0094】

１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ：センサ
２：被測定物
３：センサ部
４：第１接着部材
４Ｌ：左接着部
４Ｒ：右接着部
５：ピエゾアクチュエータ
６，７：支持部材
９：第２接着部材
１３：電極部材
１４：圧電フィルム
１５ａ：上電極
１５ｂ：下電極
１９：フレキシブルプリント基板
４１：左接着部材
４２：右接着部材
ＬＳ１：第１下主面
ＬＳ２：第２下主面
ＬＳ４，ＬＳ９：下面
ＬＳ４１：第３下面
ＬＳ４２：第４下面
ＬＳ４Ｌ：第１下面
ＬＳ４Ｒ：第２下面
Ｐ１，Ｐ２：部分
ＵＳ１：第１上主面
ＵＳ２：第２上主面
Ｓ７，ＵＳ４，ＵＳ９：上面
ＵＳ４１：第３上面
ＵＳ４２：第４上面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】