本發(fā)明涉及一種觸覺(jué)傳感器的被覆結(jié)構(gòu)及觸覺(jué)傳感器，具體而言，涉及一種如下的觸覺(jué)傳感器的被覆結(jié)構(gòu)及觸覺(jué)傳感器：無(wú)需設(shè)置粘接劑層，能夠充分確保傳感器主體與被覆層之間的粘接性，并且不存在伴隨被覆層的形成而發(fā)生傳感器的誤檢測(cè)的隱患。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，以檢測(cè)人體壓力為目的的傳感器的開(kāi)發(fā)盛行。這些傳感器必須對(duì)手、足、體各自的部位直接進(jìn)行測(cè)定，尋求一種表面被柔軟的被覆層覆蓋的傳感器器件。

作為檢測(cè)人體壓力的傳感器，目前為止已知壓敏橡膠傳感器及靜電電容式傳感器。無(wú)論是哪種傳感器，都為了組合傳感器主體與覆蓋其表面的被覆層，在將傳感器主體和被覆層分別分體成型之后，利用粘接劑粘接(專利文獻(xiàn)1)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開(kāi)2013-96716號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問(wèn)題

如同現(xiàn)有技術(shù)那樣，在利用粘接劑粘接傳感器主體與被覆層的情況下，因粘接劑硬化時(shí)的內(nèi)部應(yīng)力，成為對(duì)傳感器主體施加負(fù)載的狀態(tài)，其成為引起傳感器的誤檢測(cè)的因素之一。因此，還考慮利用粘著帶來(lái)粘接傳感器主體與被覆層的方式，然而在傳感器主體為具有凹凸的形狀的情況下卻難以適用。

因此，本發(fā)明的技術(shù)問(wèn)題在于，提供一種觸覺(jué)傳感器的被覆結(jié)構(gòu)及觸覺(jué)傳感器，其無(wú)需設(shè)置粘接劑層，能夠充分確保傳感器主體與被覆層之間的粘接性，并且不存在伴隨被覆層的形成而發(fā)生傳感器的誤檢測(cè)的隱患。

并且，本發(fā)明的其他技術(shù)問(wèn)題將會(huì)通過(guò)以下的記載而變得明確。

用于解決問(wèn)題的方案

通過(guò)以下的各項(xiàng)發(fā)明解決上述問(wèn)題。

1、一種觸覺(jué)傳感器的被覆結(jié)構(gòu)，在傳感器主體上形成有由彈性體構(gòu)成的被覆層，其特征在于，所述被覆層由外層和內(nèi)層這至少兩層構(gòu)成，并且通過(guò)鑄塑成型而一體成型于所述傳感器主體，所述外層配置于最外側(cè)，所述內(nèi)層與所述傳感器主體接觸而配置，并且與所述外層相比，粘著性更高且硬度更低。

2、根據(jù)所述1所述的觸覺(jué)傳感器的被覆結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述傳感器主體設(shè)置于基體材料的上表面，所述被覆層遍及所述傳感器主體和所述基體材料而被覆，且所述基體材料的下表面未被所述內(nèi)層被覆。

3、根據(jù)所述1或2所述的觸覺(jué)傳感器的被覆結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述內(nèi)層的肖氏a硬度為0度～40度，所述外層的肖氏a硬度為20度～90度。

4、根據(jù)前項(xiàng)1～3中任一項(xiàng)所述的觸覺(jué)傳感器的被覆結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述內(nèi)層的厚度為1.0mm～20.0mm，所述外層的厚度為0.2mm～2.0mm。

5、一種觸覺(jué)傳感器，其特征在于，具備：根據(jù)所述1至4中任一項(xiàng)所述的觸覺(jué)傳感器的被覆結(jié)構(gòu)。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種觸覺(jué)傳感器的被覆結(jié)構(gòu)及觸覺(jué)傳感器，其無(wú)需設(shè)置粘接劑層，能夠充分確保傳感器主體與被覆層之間的粘接性，并且不存在伴隨被覆層的形成而發(fā)生傳感器的誤檢測(cè)的隱患。

附圖說(shuō)明

圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的觸覺(jué)傳感器的被覆結(jié)構(gòu)的第一實(shí)施方式的觸覺(jué)傳感器的俯視圖。

圖2是沿圖1中的(ii)-(ii)線的剖視圖。

圖3是表示根據(jù)本發(fā)明的觸覺(jué)傳感器的第二實(shí)施方式的觸覺(jué)傳感器的俯視圖。

圖4是沿圖3中的(iv)-(iv)線的剖視圖。

具體實(shí)施方式

以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。

圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的觸覺(jué)傳感器的被覆結(jié)構(gòu)的第一實(shí)施方式的觸覺(jué)傳感器的俯視圖，圖2是沿圖1中的(ii)-(ii)線的剖視圖。

就觸覺(jué)傳感器1而言，在基體材料4的上表面設(shè)置有傳感器主體2，并且遍及基體材料4與傳感器主體2而一體被覆的方式，一體成型有由彈性體構(gòu)成的被覆層3。

就傳感器主體2而言，在fpc(柔性印刷電路板)21上，由例如壓敏傳感器或靜電電容式傳感器等構(gòu)成的多個(gè)傳感器元件22沿觸覺(jué)傳感器1的長(zhǎng)度方向排列成一列，并且在由樹(shù)脂、金屬等構(gòu)成的基體材料4的上表面，將傳感器元件22朝上方取向而設(shè)置。

該被覆層3是包含內(nèi)層31和外層32的兩層結(jié)構(gòu)，所述外層32配置成被覆該內(nèi)層31的外側(cè)，這其中的內(nèi)層31被配置成與傳感器主體2接觸。

具體而言，內(nèi)層31以如下方式設(shè)置：在形成為較寬的基體材料4的前端側(cè)，被覆包含傳感器主體2的上表面的基體材料4的上表面以及基體材料4的側(cè)面。但是，內(nèi)層31形成為與基體材料4的下表面共面。因此，基體材料4的下表面(設(shè)置有傳感器主體2的面的相反面)未被內(nèi)層31被覆。

并且，外層32構(gòu)成被覆層3的最外側(cè)的層，并且設(shè)置成被覆該內(nèi)層31的外表面，并且還繞到基體材料4的下表面，還被覆該基體材料4的下表面。該外層32具有保護(hù)設(shè)有fpc21及傳感器元件22的傳感器主體2的功能。另外，在本發(fā)明中，由于被覆層3還繞到基體材料4的下表面?zhèn)榷惑w成型，因此不存在被覆層3從基體材料4剝離的隱患。

內(nèi)層31和外層32均由柔軟的彈性體構(gòu)成，然而構(gòu)成內(nèi)層31的彈性體與構(gòu)成外層32的彈性體相比，由粘著性更高且硬度更低的彈性體構(gòu)成。優(yōu)選地，構(gòu)成外層32的彈性體與構(gòu)成內(nèi)層31的彈性體相比，交聯(lián)密度更大，粘著性更低，且硬度更高。

就被覆層3而言，這些內(nèi)層31和外層32這兩層分別通過(guò)鑄塑成型而遍及傳感器主體2和基體材料4而一體成型。

鑄塑成型是指：將在基體材料4上設(shè)置有傳感器主體2的一體物安置于成型模具內(nèi)，然后使被覆層3的原料流入，并使其固化，從而形成被覆層3。

具體而言，首先，將在基體材料4上設(shè)置有傳感器主體2的一體物安置于內(nèi)層31用的成型模具，并使內(nèi)層31的原料流入而固化。此時(shí)，設(shè)置成使基體材料4的下表面與成型模具的內(nèi)壁面抵接的狀態(tài)，從而防止內(nèi)層31的原料繞到基體材料4的下表面?zhèn)取?/p>

其次，將一體成型有內(nèi)層31的一體物從成型模具中取出，然后安置于外層32用的成型模具。此時(shí)，使基體材料4的下表面從成型模具的內(nèi)壁面分離相當(dāng)于外層32的厚度的量，從而使外層32的原料還繞到基體材料4的下表面。然后，與前述方式相同地使外層32的原料流入并固化，從而在內(nèi)層31的外表面一體成型外層32。

據(jù)此，傳感器主體2及基體材料4與被覆層3利用粘著性高于外層32的內(nèi)層31的粘著力而一體化密合。而且，內(nèi)層31與外層32之間也利用內(nèi)層31所具有的粘著力而一體化密合。因此，無(wú)需為了傳感器主體2、基體材料4與被覆層3的一體化而使用粘接劑，而能夠充分確保兩者之間的粘接性。由于不使用粘接劑，因此不存在發(fā)生粘接劑硬化時(shí)的內(nèi)部應(yīng)力所引起的誤檢測(cè)的隱患。

并且，被覆層3利用硬度比外層32更低的內(nèi)層31，并以與傳感器主體2接觸的方式通過(guò)鑄塑成型而一體成型。于是，即使傳感器主體2的表面為凹凸形狀，也能夠沿著該凹凸形狀無(wú)間隙地密合。因此，即使是凹凸形狀的傳感器主體2，也顯然能夠充分確保與被覆層3之間的粘接性，而且還能夠使作用于外層32的負(fù)載(壓力)經(jīng)由內(nèi)層31而可靠地作用于各個(gè)傳感器元件22。而且，不需要進(jìn)行組合分體物彼此時(shí)的粘接作業(yè)和組裝作業(yè)，還能夠減少作業(yè)工時(shí)。

并且，鑄塑成型可實(shí)現(xiàn)低溫低壓下的成型，且不存在如同壓縮成型或注塑成型那樣成為高溫高壓的情況，因此不存在因被覆層3的形成而引發(fā)誤檢測(cè)和破損的隱患。

在本實(shí)施方式中，對(duì)基體材料4的下表面不被覆內(nèi)層31。因此，能夠保護(hù)基體材料4的下表面?zhèn)龋⑶以谝岳门_(tái)架來(lái)支撐基體材料4的下表面?zhèn)鹊姆绞皆O(shè)置觸覺(jué)傳感器1等的情況下，基體材料4不下沉而能夠承受從傳感器主體2的上表面?zhèn)仁┘拥呢?fù)載(壓力)，并作用于傳感器元件22。因此，能夠進(jìn)行更高精度的檢測(cè)。并且，由于能夠削減內(nèi)層31的使用量，因此能夠抑制材料費(fèi)，還能實(shí)現(xiàn)低成本化。

關(guān)于被覆層3所使用的彈性體的具體硬度，優(yōu)選內(nèi)層31的肖氏a硬度為0度～40度，更優(yōu)選為0度～20度。而且，外層32具有高于內(nèi)層31的硬度，在此條件下，外層32的肖氏a硬度優(yōu)選為20度～90度，更優(yōu)選為40度～60度。如果內(nèi)層31和外層32的硬度處于該范圍內(nèi)，則能夠良好地兼顧傳感器主體2、基體材料4與被覆層3之間的一體化及檢測(cè)精度的確保。

各層31、32的硬度可通過(guò)適當(dāng)選擇所使用的彈性體的材料，或適當(dāng)選擇彈性體成型時(shí)的主劑與硬化劑的混合比而進(jìn)行調(diào)整。

被覆層3所使用的具體的彈性體，可根據(jù)檢測(cè)對(duì)象物的形狀、性質(zhì)等而適當(dāng)選擇，其并不特別受限，可以使用軟質(zhì)的橡膠或樹(shù)脂材料。具體而言，可列舉橡膠、硅酮、聚氨酯等。

內(nèi)層31和外層32只要是粘著性及硬度不同，則既可以是相同的材質(zhì)，也可以是分別不同的材質(zhì)。從對(duì)內(nèi)層31與外層32的層之間賦予高粘接性的觀點(diǎn)出發(fā)，內(nèi)層31與外層32優(yōu)選為相同的材質(zhì)。

內(nèi)層31、外層32的具體厚度可根據(jù)配置于內(nèi)層31的下方的fpc21的尺寸、形狀、截面形狀、數(shù)量、配置、檢測(cè)對(duì)象物、檢測(cè)方法等而適當(dāng)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化。然而，從利用傳感器元件22并經(jīng)由內(nèi)層31良好地檢測(cè)作用于外層32的負(fù)載(壓力)的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選將外層32形成得比內(nèi)層31更薄。

列舉具體的厚度的一例，則內(nèi)層31優(yōu)選為1.0mm～20.0mm，更優(yōu)選為2.0mm～10.0mm。并且，外層32比內(nèi)層31更薄，在此條件下，外層32優(yōu)選為0.2mm～2.0mm，更優(yōu)選為0.3mm～1.0mm。如果內(nèi)層31和外層32的厚度處于該范圍內(nèi)，則能夠良好地兼顧傳感器主體2、基體材料4與被覆層3之間的一體化及檢測(cè)精度的確保。

列舉本第一實(shí)施方式的具體例，則如圖1、圖2所示，將一體物的外形尺寸形成為寬度20mm×高度30mm×厚度10mm，該一體物是將多個(gè)傳感器元件22以一列排列在fpc21上的傳感器主體2設(shè)置于基體材料4上的物體。針對(duì)這些部件而作為被覆層3進(jìn)行鑄塑成型，一體成型由硬度為0度的聚氨酯材料構(gòu)成的6mm厚度的內(nèi)層31，并在其外側(cè)一體成型由硬度為50度的聚氨酯材料構(gòu)成的1mm厚度的外層32，從而制造出觸覺(jué)傳感器1。

得到的觸覺(jué)傳感器1的被覆層3的內(nèi)層31比外層32而言粘著性更高，且傳感器主體2及基體材料4與被覆層3的內(nèi)層31無(wú)間隙地一體化密合，而且內(nèi)層31與外層32之間也一體化密合，無(wú)論哪個(gè)都沒(méi)有發(fā)現(xiàn)剝離，并確認(rèn)到確保了充分的粘接性。

針對(duì)該觸覺(jué)傳感器1，利用前端進(jìn)行倒圓加工(r＝2mm)的棒，從被覆層3的表面朝向傳感器元件22進(jìn)行了按壓，于是確認(rèn)到外層32及內(nèi)層31的變形，而且還確認(rèn)到來(lái)自傳感器元件22的信號(hào)輸出。并且，完全沒(méi)有確認(rèn)到所獲得的觸覺(jué)傳感器1的誤檢測(cè)及破損。

其次，圖3是表示根據(jù)本發(fā)明的觸覺(jué)傳感器的被覆結(jié)構(gòu)的第二實(shí)施方式的觸覺(jué)傳感器的俯視圖，圖4是沿圖3中的(iv)-(iv)線的剖視圖。

附圖標(biāo)記與圖1、圖2相同的部位表示同一結(jié)構(gòu)部位，因此與之相關(guān)的說(shuō)明援引上述說(shuō)明，在此省略說(shuō)明。

該觸覺(jué)傳感器10在被覆層3具有內(nèi)層31與外層32這兩層結(jié)構(gòu)的方面與上述觸覺(jué)傳感器1相同，然而不同之處在于，設(shè)置于基體材料4上的傳感器主體2通過(guò)如下方式構(gòu)成：在fpc21上，將多個(gè)傳感器元件22以格子狀縱橫排列。另外，被覆層3中，內(nèi)層31以與傳感器主體2接觸的方式遍及傳感器主體2與基體材料4而一體成型。

根據(jù)該觸覺(jué)傳感器10的被覆結(jié)構(gòu)及觸覺(jué)傳感器10，也能夠獲得與所述觸覺(jué)傳感器1的被覆結(jié)構(gòu)及觸覺(jué)傳感器1相同的效果。并且，對(duì)于該觸覺(jué)傳感器10而言，基體材料4的下表面?zhèn)纫矝](méi)有被內(nèi)層31被覆，只有構(gòu)成最外側(cè)的層的外層32以包覆內(nèi)層31的外側(cè)及基體材料4的下表面?zhèn)鹊姆绞揭惑w成型，因此與所述觸覺(jué)傳感器1的情形相同地，不存在被覆層3從基體材料4剝離的隱患。而且，能夠?qū)崿F(xiàn)抑制了基體材料4的下沉的更高精度的檢測(cè)，還能夠?qū)崿F(xiàn)基于內(nèi)層31的使用量減少的低成本化。

列舉本第二實(shí)施方式的具體例，則如圖3、圖4所示，將一體物的外形尺寸形成為100mm×100mm的四邊形的形狀，該一體物是將多個(gè)傳感器元件22以格子狀一個(gè)縱橫地排列于fpc21上的傳感器主體2設(shè)置于基體材料4上的物體。針對(duì)這些一體物，作為被覆層3通過(guò)鑄塑成型，一體成型出由硬度為0度的聚氨酯材料構(gòu)成的5mm厚度的內(nèi)層31，并在其外側(cè)一體成型出由硬度為50度的聚氨酯材料構(gòu)成的1mm厚度的外層32，從而制造出觸覺(jué)傳感器10。

內(nèi)層31比起外層32而言粘著性更高，且傳感器主體2及基體材料4與被覆層3的內(nèi)層31之間無(wú)間隙地一體化密合。并且，內(nèi)層31與外層32之間也一體化密合，無(wú)論哪個(gè)都沒(méi)有確認(rèn)到剝離，并確認(rèn)到得以確保充分的粘接性。

針對(duì)該觸覺(jué)傳感器10，與上述情形相同地利用前端進(jìn)行倒圓加工(r＝2mm)的棒，從被覆層3的表面朝向傳感器元件22進(jìn)行了按壓，于是確認(rèn)到外層32及內(nèi)層31的變形，而且還確認(rèn)到來(lái)自傳感器元件22的信號(hào)輸出。并且，完全沒(méi)有發(fā)現(xiàn)所獲得的觸覺(jué)傳感器10的誤檢測(cè)及破損。

以上說(shuō)明的觸覺(jué)傳感器1、10的被覆層3構(gòu)成為內(nèi)層31與外層32的兩層結(jié)構(gòu)，然而在無(wú)礙于本發(fā)明的效果的范圍內(nèi)，也可以在內(nèi)層31與外層32之間通過(guò)鑄塑成型而一體成型出由一個(gè)或兩個(gè)以上的其他彈性體構(gòu)成的層。

而且，被覆層3只要至少被覆于傳感器主體2的上表面即可，并非必須從傳感器主體2的上表面起遍及基體材料4的下表面?zhèn)榷纬伞?/p>

并且，對(duì)于傳感器主體2的平面形狀、傳感器元件22的排列形態(tài)及基體材料4的形狀而言，無(wú)論哪個(gè)都并不限于以上說(shuō)明的觸覺(jué)傳感器1、10的形態(tài)，其可以采用多種多樣的平面形狀、排列形態(tài)及形狀。

本發(fā)明中的觸覺(jué)傳感器的被覆結(jié)構(gòu)及觸覺(jué)傳感器，優(yōu)選適用于醫(yī)療及護(hù)理領(lǐng)域中的體壓分布傳感器、護(hù)理機(jī)器人的臂、車輛用墊片的落座認(rèn)證系統(tǒng)之類的需要與人體接觸的部位的觸覺(jué)傳感器。

附圖標(biāo)記說(shuō)明

1、10：觸覺(jué)傳感器

2：傳感器主體

21：fpc

22：傳感器元件

3：被覆層

31：內(nèi)層

32：外層

4：基體材料