[发明专利]位移传感器、位移检测装置以及操作设备

说明书

技术领域

本发明涉及安装于被检测体来检测该被检测体的弯曲、扭转的位移传感器、应用了该位移传感器的位移检测装置、以及操作设备。

背景技术

作为位移传感器，设计有各种使用具有压电性的片状部件来检测被检测体的弯曲量等的传感器。例如，在专利文献1中记载了使用聚偏氟乙烯（以下，称为PVDF。），来检测由于脉动而向上向下的柱状突起部的运动的传感器。

专利文献1:日本特开2000－41960号公报

然而，也像专利文献1所记载的那样，在使用了PVDF的位移传感器中，由于PVDF具有焦电性，所以在测定时必须在PVDF上构建不产生温度变化的结构，从而位移传感器的构成复杂化。另外，PVDF对针对分子的取向方向的位移敏感地作出反应，但对于与取向方向相垂直的方向的位移几乎不作反应，所以存在例如利用一片薄膜不能检测出存在正方向的位移与负方向的位移的扭曲的检测这样的课题。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供以简单的结构，且能够不取决于测定温度而有效且准确、可靠地检测出弯曲、扭转等要检测的方向的位移的位移传感器、位移检测装置、操作设备。

该发明的位移传感器具备：弹性体；平膜型压电元件，其被安装于该弹性体的第一主面并在压电片的两个主面形成有电极。在该位移传感器中，优选压电片包含聚乳酸，至少在单轴方向上延伸。

在该构成中，由于弹性体的位移而压电片位移，根据压电效应从形成于压电片的两个面的电极输出与位移量对应的输出电压。由此，能够检测出弹性体的位移。

这里，包含聚乳酸的压电片具有通过至少在单轴方向上延伸而在特定方向上的压电性急剧增大这样的特征。因此，若以单轴延伸方向沿着规定方向的方式，将包含聚乳酸的压电片配设于弹性体，则能够根据单轴延伸方向的配设方向来分别且有效地检测出各种位移。

因此，若适当地设定单轴延伸方向与想要检测的位移的方向（规定方向）的角度，则能够分别且有效地检测出弹性体朝向规定方向的位移（例如，后述的弯曲、扭转等）。即，聚乳酸与PVDF不同，压电性不是d₃₁而具有d₁₄，所以不仅能够检测压电片的位移，还能够分别且有效地检测出规定方向的位移。此时，由于压电片是聚乳酸，所以不会产生在PVDF中产生的焦电性，根据位移量而被输出的电压不会受到温度变化的影响。

另外，在该发明的位移传感器中，作为一个例子，能够以主面大致呈长方形的平膜构成，且单轴方向的延伸轴沿着与该平膜的长边方向成至少大致45°的方向或者大致－45°的方向取向的方式来形成压电片。

在该构成中，能够使压电片的压电性最高的方向与沿着长边方向的弯曲的方向（位移检测方向）一致。由此，能够检测出弯曲状态，并且通过将容易弯曲的长边方向设为位移检测方向，能够进一步实现高灵敏度的位移传感器。

另外，在该发明的位移传感器中，作为一个例子，能够以主面大致呈长方形的平膜构成，且单轴方向的延伸轴沿着与该平膜的长边方向成至少大致0°的方向或者大致90°的方向取向的方式来形成压电片。

在该结构中，能够使压电片的压电性的最高的方向与相对于长边方向以及短边方向扭转的方向（位移检测方向）一致。由此，能够实现检测扭转状态的高灵敏度的位移传感器。

另外，该发明的位移传感器作为一个例子，以主面大致呈长方形的平膜构成，且单轴方向的延伸轴沿着与该平膜的长边方向成至少大致22.5°的方向或者大致67.5°的方向取向的方式来形成压电片。

在该结构中，能够同时且有效地检测出沿着长边方向的弯曲、相对于长边方向以及短边方向的扭转。

另外，在该发明的位移传感器中，优选如下的结构。将安装于弹性体的第一主面的平膜型压电元件作为第一平膜型压电元件。还具备安装于与弹性体的第一主面对置的第二主面，并在压电片的两个主面形成有电极的第二平膜型压电元件。第二平膜型压电元件的压电片包含聚乳酸，至少在单轴方向上延伸而形成。

在该结构中，在弹性体的两个主面安装有平膜状压电元件。若使这些输出电压的极性一致而单纯地相加，则能够得到二倍输出电压。另外，也可以使输出电压的极性一致而进行平均值处理。由此，能够进行更高精度的位移检测。