JP2007298428A - 可塑性材料の圧力測定用感圧センサー - Google Patents

Abstract

【課題】未加硫ゴム等の可塑性材料の圧力測定において高精度の測定を可能にする可塑性材料の圧力測定用感圧センサーを提供する。
【解決手段】電極基板３に感圧導電ゴム２を絶縁膜４を介在させて積層し、絶縁膜４に感圧導電ゴム２表面よりも小さな穴５を形成し、穴５を介してのみ電極基板３と感圧導電ゴム２とを接触させたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、可塑性材料の圧力測定用感圧センサーに関し、さらに詳しくは、可塑性材料に作用する圧力を測定する圧力測定用感圧センサーに関する。

タイヤ加硫工程において、未加硫タイヤ内部の圧力を把握することは、特許文献１等に開示されるように製品タイヤの品質管理やタイヤを設計する上で重要な要素である。このような未加硫ゴムに対する圧力を検知するセンサーとしては、図４のように、導電性フィラー配合のシリコンゴム等の感圧導電ゴム２を電極基板３にべた置きし、感圧導電ゴム２が負荷圧力の大きさにより電気抵抗を変化させる特性を利用し、電極部３ａ及び３ｂ間の電圧を検知する圧力測定用感圧センサー１が知られている。しかし、本発明者等の検討した結果によると、この感圧センサーはタイヤ加硫工程で未加硫タイヤに負荷する圧力を測定するときには大きな測定誤差が発生することがわかった。

その原因は、図５（Ａ）のように、未加硫タイヤ１３と金型１４の間に感圧センサー１を介在させ、図示しないブラダーにより未加硫タイヤ１３に金型１４に向けた圧力が負荷されると、図５（Ｂ）のように、感圧センサー１が未加硫ゴム１３に埋没するため、電極基板３が感圧導電ゴム２の周縁を包み込むように変形して、両者間の接触面積が増大する。この接触面積の変化により出力電圧が変化するため、測定誤差の原因になっていたのである。
特開２００３−１８１８４６号公報

本発明の目的は、未加硫ゴム等の可塑性材料の圧力測定において高精度の測定を可能にする可塑性材料の圧力測定用感圧センサーを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の可塑性材料の圧力測定用感圧センサーは、電極基板に感圧導電ゴムを絶縁膜を介在させて積層し、該絶縁膜に前記感圧導電ゴム表面よりも小さな穴を形成し、該穴を介してのみ前記電極基板と感圧導電ゴムとを接触させたことを特徴とする。

本発明の可塑性材料の圧力測定用感圧センサーによれば、絶縁膜に形成した感圧導電ゴム表面よりも小さな穴を介してのみ感圧導電ゴムと電極基板とが接触するようにしたので、感圧導電ゴムと電極基板の接触面積を測定中において常に一定に保つことができ、可塑性材料に負荷される圧力変化を正確に測定することができる。

図１は、本発明の圧力測定用感圧センサーの一例を部品を分解して示す説明図である。
図１に示すように、圧力測定用感圧センサー１は、感圧導電ゴム２、電極基板３及び絶縁膜４からなり、これら三者が一体に積層することにより構成される。絶縁膜４は、感圧導電ゴム２の外形よりも外側に延在する十分な大きさを有すると共に、その中央部に感圧導電ゴム２の表面よりも小さな円形の穴５を有している。この絶縁膜４を感圧導電ゴム２と電極基板３の間に介在させて積層することにより、感圧導電ゴム２と電極基板３は、穴５を介してのみ接触し、常に一定面積で接触するようになっている。

上述した構成の圧力測定用感圧センサー１を、例えば未加硫タイヤの加硫工程で未加硫ゴムに負荷する圧力の測定に使用するときは、図２（Ａ）（Ｂ）のようになる。

先ず金型にセットした未加硫タイヤに圧力を負荷しない状態では、圧力測定用感圧センサー１は、図２（Ａ）に示すように、未加硫タイヤの可塑性材料１１と金型の硬質材料１２の間に介在した状態にある。ブラダーの膨張により可塑性材料１１（未加硫タイヤ）に硬質材料１２（金型）に向けて圧力を負荷すると、図２（Ｂ）のように、可塑性材料１１が圧力測定用感圧センサー１を包み込むように変形し、その圧力により圧力測定用感圧センサー１の電極基板３も感圧導電ゴム２を包み込むように変形する。しかし、電極基板３は、感圧導電ゴム２と絶縁膜４の穴５を介してのみ接触しているので、接触面積が変化（増加）せずに、一定の接触面積を保つことができる。したがって、可塑性材料１１に負荷する圧力を高精度に測定することができる。

図３は、上述した本発明の圧力測定用感圧センサーと、図４に例示した従来の感圧センサーとを使って、未加硫ゴムに負荷した圧力を検知した実験結果を示す。本発明の圧力測定用感圧センサーにより測定された圧力値は、経時的にプレス機で与えた負荷値とほぼ同じ圧力値が得られたが、従来の感知センサーから得られた圧力値は、接触面積の増加に起因して実際の負荷値よりも大きくなっていることが認められる。

本発明において、感圧導電ゴムは、圧力の大きさに対応して電気抵抗が変化する材料であれば特に限定されない。例えば、導電性フィラー配合のシリコンゴム、ポリフッ化ビニリデンといった高分子圧電材料、チタン酸ジルコン酸鉛のような圧電性セラミック等を例示することができる。感圧導電ゴムの形状は、好ましくは円形であり、外径が５ｍｍ以上、電極基板の最小外形長さ以下であり、厚みが０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下であることが好ましい。感圧導電ゴムの直径及び厚みがこのような範囲を外れると、測定値に影響を及ぼすことがある。

絶縁膜の材料は、電気絶縁性を有し可撓性な材料であれば特に制限されるものではないが、例えば、プラスチックフィルム、合成紙を例示することができる。絶縁膜に設ける穴の形状は、特に限定されないが、好ましくは円形がよい。穴の面積は、感圧導電ゴムが電極基板に対面する表面積に対して、好ましくは６０％以上１００％未満がよく、より好ましくは７５〜９０％にするとよい。穴の面積が６０％未満であると、感圧導電ゴムの性能を十分に発揮することができず、１００％以上であると、接触面積の変化が検出されるようになる。

電極基板は、少なくとも一対の電極が一定の間隔で設けられた基板であればよい。電極は導電性材料がプリントされたものが一般的である。

本発明の圧力測定用感圧センサーは可塑性材料にかかる圧力の測定に使用されるが、特に未加硫ゴムに対する圧力測定に好ましく使用され、特に未加硫タイヤの加硫工程において、金型内の未加硫タイヤに対してブラダーから与えられる圧力の分布を測定するのに好適である。

本発明の圧力測定用感圧センサーにより、ブラダーから未加硫タイヤに金型に向け負荷される圧力を測定する場合、圧力測定用感圧センサーの電極基板側を未加硫タイヤに対向するように配置するとよく、高精度の測定を可能にすることができる。

未加硫タイヤが金型側に加圧されることにより受ける圧力は金型内面の位置毎に異なるので、圧力測定用感圧センサーは複数の箇所に分散して設置するとよい。特に金型のトレッド幅方向及び／又はサイドの径方向に分散配置することにより、加硫工程中の受圧順序を測定することができ、また、加硫後のタイヤを離型するときは剥離順序を測定することができる。

本発明の圧力測定用感圧センサーの一例を部品を分解して示す説明図である。 本発明の圧力測定用感圧センサーを用いた測定形態の一例であり、（Ａ）は非加圧時の状態、（Ｂ）は加圧時の状態を模式的に示す説明図である。 本発明の圧力測定用感圧センサーを使用した測定結果の一例を示す説明図である。 従来の圧力測定用感圧センサーの一例を示す説明図である。 従来の圧力測定用感圧センサーを用いた測定形態の一例であり、（Ａ）は非加圧時の状態、（Ｂ）は加圧時の状態を模式的に示す説明図である。

符号の説明

１ 圧力測定用感圧センサー
２ 感圧導電ゴム
３ 電極基板
４ 絶縁膜
５ 穴
１１ 可塑性材料
１２ 硬質材料

Claims (6)

1. 電極基板に感圧導電ゴムを絶縁膜を介在させて積層し、該絶縁膜に前記感圧導電ゴム表面よりも小さな穴を形成し、該穴を介してのみ前記電極基板と感圧導電ゴムとを接触させた可塑性材料の圧力測定用感圧センサー。
2. 前記絶縁膜の穴の大きさが前記電極基板に対面する側の感圧導電ゴムの表面積の６０％以上、１００％未満である請求項１に記載の可塑性材料の圧力測定用感圧センサー。
3. 前記感圧導電ゴムの外径が５ｍｍ以上、前記電極基板の最小外形長さ以下であり、かつ厚さが０．５ｍｍ以上、２．０ｍｍ以下である請求項１又は２に記載の可塑性材料の圧力測定用感圧センサー。
4. 未加硫ゴムに対する圧力測定に使用する請求項１、２又は３に記載の可塑性材料の圧力測定用感圧センサー。
5. 未加硫タイヤの加硫工程においてブラダーから未加硫タイヤに対する圧力測定に使用する請求項４に記載の可塑性材料の圧力測定用感圧センサー。
6. 前記電極基板側を前記未加硫タイヤに対向するように配置して使用する請求項５に記載の可塑性材料の圧力測定用感圧センサー。

Images