本發(fā)明涉及一種觸覺傳感器的被覆結構及觸覺傳感器，具體而言，涉及一種如下的觸覺傳感器的被覆結構及觸覺傳感器：無需設置粘接劑層，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)生傳感器的誤檢測的隱患。

背景技術：

近年來，以檢測人體壓力為目的的傳感器的開發(fā)盛行。這些傳感器必須對手、足、體各自的部位直接進行測定，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1)。

現(xiàn)有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2013-96716號公報

技術實現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問題

如同現(xiàn)有技術那樣，在利用粘接劑粘接傳感器主體與被覆層的情況下，因粘接劑硬化時的內部應力，成為對傳感器主體施加負載的狀態(tài)，其成為引起傳感器的誤檢測的因素之一。因此，還考慮利用粘著帶來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)明的技術問題在于，提供一種觸覺傳感器的被覆結構及觸覺傳感器，其無需設置粘接劑層，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)生傳感器的誤檢測的隱患。

并且，本發(fā)明的其他技術問題將會通過以下的記載而變得明確。

用于解決問題的方案

通過以下的各項發(fā)明解決上述問題。

1、一種觸覺傳感器的被覆結構，在傳感器主體上形成有由彈性體構成的被覆層，其特征在于，所述被覆層由外層和內層這至少兩層構成，并且通過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，所述內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所述的觸覺傳感器的被覆結構，其特征在于，所述傳感器主體設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層被覆。

3、根據(jù)所述1或2所述的觸覺傳感器的被覆結構，其特征在于，所述內層的肖氏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1～3中任一項所述的觸覺傳感器的被覆結構，其特征在于，所述內層的厚度為1.0mm～20.0mm，所述外層的厚度為0.2mm～2.0mm。

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

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種觸覺傳感器的被覆結構及觸覺傳感器，其無需設置粘接劑層，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)生傳感器的誤檢測的隱患。

附圖說明

圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的觸覺傳感器的被覆結構的第一實施方式的觸覺傳感器的俯視圖。

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)明的觸覺傳感器的第二實施方式的觸覺傳感器的俯視圖。

圖4是沿圖3中的(iv)-(iv)線的剖視圖。

具體實施方式

以下，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。

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

就觸覺傳感器1而言，在基體材料4的上表面設置有傳感器主體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成的多個傳感器元件22沿觸覺傳感器1的長度方向排列成一列，并且在由樹脂、金屬等構成的基體材料4的上表面，將傳感器元件22朝上方取向而設置。

該被覆層3是包含內層31和外層32的兩層結構，所述外層32配置成被覆該內層31的外側，這其中的內層31被配置成與傳感器主體2接觸。

具體而言，內層31以如下方式設置：在形成為較寬的基體材料4的前端側，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的側面。但是，內層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(設置有傳感器主體2的面的相反面)未被內層31被覆。

并且，外層32構成被覆層3的最外側的層，并且設置成被覆該內層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具有保護設有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。

內層31和外層32均由柔軟的彈性體構成，然而構成內層31的彈性體與構成外層32的彈性體相比，由粘著性更高且硬度更低的彈性體構成。優(yōu)選地，構成外層32的彈性體與構成內層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，這些內層31和外層32這兩層分別通過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上設置有傳感器主體2的一體物安置于成型模具內，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上設置有傳感器主體2的一體物安置于內層31用的成型模具，并使內層31的原料流入而固化。此時，設置成使基體材料4的下表面與成型模具的內壁面抵接的狀態(tài)，從而防止內層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，使基體材料4的下表面從成型模具的內壁面分離相當于外層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的內層31的粘著力而一體化密合。而且，內層31與外層32之間也利用內層31所具有的粘著力而一體化密合。因此，無需為了傳感器主體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)生粘接劑硬化時的內部應力所引起的誤檢測的隱患。

并且，被覆層3利用硬度比外層32更低的內層31，并以與傳感器主體2接觸的方式通過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的負載(壓力)經(jīng)由內層31而可靠地作用于各個傳感器元件22。而且，不需要進行組合分體物彼此時的粘接作業(yè)和組裝作業(yè)，還能夠減少作業(yè)工時。

并且，鑄塑成型可實現(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)誤檢測和破損的隱患。

在本實施方式中，對基體材料4的下表面不被覆內層31。因此，能夠保護基體材料4的下表面?zhèn)龋⑶以谝岳门_架來支撐基體材料4的下表面?zhèn)鹊姆绞皆O置觸覺傳感器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┘拥呢撦d(壓力)，并作用于傳感器元件22。因此，能夠進行更高精度的檢測。并且，由于能夠削減內層31的使用量，因此能夠抑制材料費，還能實現(xiàn)低成本化。

關于被覆層3所使用的彈性體的具體硬度，優(yōu)選內層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。如果內層31和外層32的硬度處于該范圍內，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精度的確保。

各層31、32的硬度可通過適當選擇所使用的彈性體的材料，或適當選擇彈性體成型時的主劑與硬化劑的混合比而進行調整。

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

內層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，也可以是分別不同的材質。從對內層31與外層32的層之間賦予高粘接性的觀點出發(fā)，內層31與外層32優(yōu)選為相同的材質。

內層31、外層32的具體厚度可根據(jù)配置于內層31的下方的fpc21的尺寸、形狀、截面形狀、數(shù)量、配置、檢測對象物、檢測方法等而適當實現(xiàn)最優(yōu)化。然而，從利用傳感器元件22并經(jīng)由內層31良好地檢測作用于外層32的負載(壓力)的觀點出發(fā)，優(yōu)選將外層32形成得比內層31更薄。

列舉具體的厚度的一例，則內層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。如果內層31和外層32的厚度處于該范圍內，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精度的確保。

列舉本第一實施方式的具體例，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，該一體物是將多個傳感器元件22以一列排列在fpc21上的傳感器主體2設置于基體材料4上的物體。針對這些部件而作為被覆層3進行鑄塑成型，一體成型由硬度為0度的聚氨酯材料構成的6mm厚度的內層31，并在其外側一體成型由硬度為50度的聚氨酯材料構成的1mm厚度的外層32，從而制造出觸覺傳感器1。

得到的觸覺傳感器1的被覆層3的內層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的內層31無間隙地一體化密合，而且內層31與外層32之間也一體化密合，無論哪個都沒有發(fā)現(xiàn)剝離，并確認到確保了充分的粘接性。

針對該觸覺傳感器1，利用前端進行倒圓加工(r＝2mm)的棒，從被覆層3的表面朝向傳感器元件22進行了按壓，于是確認到外層32及內層31的變形，而且還確認到來自傳感器元件22的信號輸出。并且，完全沒有確認到所獲得的觸覺傳感器1的誤檢測及破損。

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

附圖標記與圖1、圖2相同的部位表示同一結構部位，因此與之相關的說明援引上述說明，在此省略說明。

該觸覺傳感器10在被覆層3具有內層31與外層32這兩層結構的方面與上述觸覺傳感器1相同，然而不同之處在于，設置于基體材料4上的傳感器主體2通過如下方式構成：在fpc21上，將多個傳感器元件22以格子狀縱橫排列。另外，被覆層3中，內層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)該觸覺傳感器10的被覆結構及觸覺傳感器10，也能夠獲得與所述觸覺傳感器1的被覆結構及觸覺傳感器1相同的效果。并且，對于該觸覺傳感器10而言，基體材料4的下表面?zhèn)纫矝]有被內層31被覆，只有構成最外側的層的外層32以包覆內層31的外側及基體材料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，能夠實現(xiàn)抑制了基體材料4的下沉的更高精度的檢測，還能夠實現(xiàn)基于內層31的使用量減少的低成本化。

列舉本第二實施方式的具體例，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，該一體物是將多個傳感器元件22以格子狀一個縱橫地排列于fpc21上的傳感器主體2設置于基體材料4上的物體。針對這些一體物，作為被覆層3通過鑄塑成型，一體成型出由硬度為0度的聚氨酯材料構成的5mm厚度的內層31，并在其外側一體成型出由硬度為50度的聚氨酯材料構成的1mm厚度的外層32，從而制造出觸覺傳感器10。

內層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的內層31之間無間隙地一體化密合。并且，內層31與外層32之間也一體化密合，無論哪個都沒有確認到剝離，并確認到得以確保充分的粘接性。

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

以上說明的觸覺傳感器1、10的被覆層3構成為內層31與外層32的兩層結構，然而在無礙于本發(fā)明的效果的范圍內，也可以在內層31與外層32之間通過鑄塑成型而一體成型出由一個或兩個以上的其他彈性體構成的層。

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，無論哪個都并不限于以上說明的觸覺傳感器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)明中的觸覺傳感器的被覆結構及觸覺傳感器，優(yōu)選適用于醫(yī)療及護理領域中的體壓分布傳感器、護理機器人的臂、車輛用墊片的落座認證系統(tǒng)之類的需要與人體接觸的部位的觸覺傳感器。

附圖標記說明

1、10：觸覺傳感器

2：傳感器主體

21：fpc

22：傳感器元件

3：被覆層

31：內層

32：外層

4：基體材料