JP2011013190A - Force detector and housing for force detector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、特に圧力センサーなどのハウジング構造において、シール部の温度変化による応力の集中を改善する力検出器及び力検出器用ハウジングに関するものである。 The present invention relates to a force detector and a housing for a force detector that improve concentration of stress due to a temperature change of a seal portion, particularly in a housing structure such as a pressure sensor.
従来から、水圧計、気圧計、差圧計などとして圧電振動子を感圧素子として使用した圧力センサーが知られている。前記圧電振動子は、例えば、板状の圧電基板上に電極パターンが形成され、力の検出方向を検出軸と設定しており、当該検出軸の方向に圧力が作用すると、前記圧電振動子は共振周波数が変化し、当該共振周波数の変化から圧力を検出する。特許文献１〜３には、感圧素子として圧電振動子を用いた圧力センサーが開示されている。圧力導入口よりベローズに圧力が加わると当該ベローズの有効面積に応じた力がピボット（撓みヒンジ）を支点とした力伝達手段を介して圧電振動素子に圧縮力或いは引張り力として力Ｆが加わる。前記圧電振動子には、当該力Ｆに応じた応力が生じることとなり、当該応力により共振周波数が変化する。当該圧力センサーは圧電振動子に生じる共振周波数の変化を検出することにより圧力を測定するものである。
Conventionally, a pressure sensor using a piezoelectric vibrator as a pressure sensitive element is known as a water pressure gauge, a barometer, a differential pressure gauge, and the like. In the piezoelectric vibrator, for example, an electrode pattern is formed on a plate-like piezoelectric substrate, and the detection direction of force is set as a detection axis. When pressure acts in the direction of the detection axis, the piezoelectric vibrator The resonance frequency changes, and the pressure is detected from the change in the resonance frequency.
以下に、従来の圧力センサーを特許文献１などに開示されている例を用いて説明する。図１６は従来の圧力センサーの構造を示した模式図である。
図１６に示す従来の圧力センサー１０１は、対向して配置された第１及び第２の圧力入力口１０２，１０３を有する筐体１０４と、筐体１０４の内部に力伝達部材１０５とを備え、力伝達部材１０５の一端を挟むように第１のベローズ１０６の他端を第１の圧力入力口１０２に接続し、第２のベローズ１０７の他端を第２の圧力入力口１０３に接続している。さらに、力伝達部材１０５の他端と基板１０８のピボット（支点）ではない方の端部との間に、感圧素子として双音叉型振動子１０９を配置している。
Hereinafter, a conventional pressure sensor will be described using an example disclosed in
A
ここで、圧力センサーにおいて、高精度に圧力を検出する場合に、ベローズの内部には、液体が充填されている。当該液体としては、ベローズの内部や内部の蛇腹部分に気泡が入り込んだり、溜まらないようにするために、一般的に粘性の高いシリコンオイルなどのオイルが用いられている。 Here, in the pressure sensor, when the pressure is detected with high accuracy, the inside of the bellows is filled with liquid. As the liquid, oil such as silicon oil having high viscosity is generally used in order to prevent bubbles from entering or collecting in the bellows or the bellows portion.
このように、第１のベローズ１０６の内部には、粘性のあるオイル１１０が充填されており、圧力測定の対象が液体の場合は、第１の圧力入力口１０２に開けられた開口部１１１により液体とオイル１１０とが接触して相対する構造となっている。なお、開口部１１１はオイル１１０が外部に漏れないような開口径が設定されている。
As described above, the
このような構成の圧力センサー１０１においては、圧力測定の対象となる液体より圧力Ｆが第１のベローズ１０６の内部に充填されているオイル１１０に加わると、第１のベローズ１０６を経て圧力Ｆが、力伝達部材１０５（ピボット支持された揺動レバー）の一端に加わる。一方、第２のベローズ１０７には、大気圧が加わっており、大気圧に相当する力が力伝達部材１０５の一端に加わっている。
In the
この結果、力伝達部材１０５の他端を介して、圧力測定の対象となる液体より加わった圧力Ｆと大気圧による圧力の差圧に相当する力が基板１０８のピボットを支点にして、双音叉型振動子１０９に圧縮力、あるいは引張り力として加わると、双音叉型振動子１０９には応力が生じ、当該応力の大きさに応じて共振周波数が変化するので、その共振周波数を測定することにより、圧力Ｆの大きさを検出することができる。
As a result, the force corresponding to the differential pressure between the pressure F applied from the liquid whose pressure is to be measured via the other end of the
一方、特許文献４には、前述の圧力センサーで用いるような高価なピボット（撓みヒンジ）を支点とした力伝達手段（カンチレバー）を用いずに、図１７（Ａ）に示すように第１のベローズ２１０の一端２１０ａと第２のベローズ２１１の一端２１１ａとの間に振動子接着用台座２１５を挟み、当該台座２１５と第２のベローズ２１１の他端側のハウジング壁面とに感圧素子２２０の両端の各々を固定すると共に、第２のベローズ２１１の間を挟むように、当該感圧素子２２０に対向する位置に、補強板２２１を配置し、当該補強板２２１の両端の各々を前記台座２１５と前記ハウジング壁面とに固定してなる圧力センサー２０１が開示されている。
On the other hand, as shown in FIG. 17 (A),
更に図１７（Ｂ）に示す特許文献５においては、特許文献４に開示された前記圧力センサーに関し、ベローズの圧力検出軸方向と直交する方向に前記台座２１５とハウジングとを補強用弾性部材２５０ａ、２５０ｂを用いて連結してなる圧力センサーが提案されている。
Further, in
次に図１８に示す特許文献６，７には、エンジン内部の油圧を検出するためにエンジンブロックに固定して使用する圧力センサー３００が開示されている。この圧力センサー３００は印加された圧力に応じた電気信号を出力するセンシング部３５０、圧力を受圧する受圧用ダイアフラム部、ダイアフラムからセンシング部へ圧力を伝達するための圧力伝達部材３６０とからなり、具体的には、中空金属ステム３３０の一方の端面に受圧用の第１ダイアフラム３１０を設け、他方の端面に検出用の第２ダイアフラム３２２を設け、ステム内で第１、第２ダイアフラム３１０，３２２間に力伝達部材３６０を介在させている。力伝達部材３６０は金属あるいはセラミックからなるシャフトであり、これを一体のダイアフラム間にプレストレスを与えた状態で介在させるようにしている。そして、第２ダイアフラム３２２の外端面に圧力検出素子としての歪ゲージ機能をもつチップ３５１を貼り付け、第１ダイアフラム３１０で受けた圧力を力伝達部材３６０で第２ダイアフラム３２２に伝達し、第２ダイアフラム３２２の変形を歪ゲージチップにより電気信号を変換することでエンジン油圧を検出するようにしている。
Next,
しかしながら、特許文献１〜３の発明においては、図１６に示す如き圧力センサーのように、第１のベローズ１０６に充填されているオイル１１０は、圧力センサー１０１を構成する他の要素、例えば、力伝達部材１０５や双音叉型振動子１０９などに比べて熱膨張係数が大きいので、圧力センサー１０１を構成する各部材に温度変化による熱歪みが生じることとなる。このような熱歪みが不要な応力として双音叉型振動子１０９に作用するので、測定した圧力値に誤差を生じることとなり圧力センサー１０１の特性を悪化させるという問題があった。
However, in the inventions of
また第１のベローズ１０６に充填されているオイル１１０は、圧力測定の対象となる液体と接触して相対しているが、圧力センサー１０１の設置方法によりオイル１１０が圧力測定の対象となる液体側に流出したり、液体が第１のベローズ１０６側に流入することもあるので、第１のベローズ１０６に充填されているオイル１１０内に気泡が発生する場合がある。オイル１１０内に気泡が発生すると、圧力の伝達媒体とし機能しているオイル１１０は、力を力伝達部材１０５を経由して双音叉型振動子１０９に安定して伝達することができないので、圧力測定に誤差を生じる可能性がある。
In addition, the
さらに、上述したように、オイル１１０は、圧力測定の対象となる液体と接触して相対しているため、圧力センサー１０１の設置方法によりオイル１１０が圧力測定の対象となる液体側に流出する可能性があり、異物の混入を嫌う清浄な液体の圧力測定を行う場合の用途には、オイル１１０を使用した従来の如き圧力センサー１０１を使用することができないという問題があった。
Further, as described above, since the
さらにまた、従来の如き圧力センサー１０１は、力伝達部材１０５が、複雑な構造をしており、圧力センサー１０１を小型化する際に、障害となっている。また、力伝達部材１０５はくびれ部の細い撓みヒンジを必要とする構造をしているので高コストな部品となるため圧力センサー１０１の製造コストを上昇させるという問題があった。
Furthermore, in the
特許文献４，５が提案している圧力センサーは、姿勢が傾くと、ベローズに垂れが生じてしまうので、感圧素子（双音叉型振動子）に加わる力に変化が生じてしまい、それによって共振周波数も変動してしまうという問題があった。
The pressure sensors proposed in
更に、図１９のように圧力センサー４００の圧力導入口に内部にオイルが充填されたパイプ４０２を接続し、当該パイプ４０２の他端を被測定液体に接触させる構造のため、特許文献１〜３で掲げたようにベローズやパイプに充填されているオイルが、圧力測定の対象となる液体と接触して相対しているので、圧力センサー４００の設置方法によりオイルが圧力測定の対象となる液体側に流出したり、液体がベローズ側に流入することもあるので、ベローズに充填されているオイル内に気泡が発生する場合があり、オイル内に気泡が発生すると、圧力の伝達媒体として機能しているオイルが、台座２１５を経由して双音叉型振動子に安定して伝達することができないので、圧力測定に誤差を生じる問題があった。
Furthermore, as shown in FIG. 19, a
特許文献５については、設置された補強用弾性部材２５０の硬さを硬くしてしまうと、ベローズの動きを抑止してしまうことになり、圧力検出感度を劣化させてしまうという問題があった。
Regarding
更に、特許文献４，５では補強板２２１が感圧素子２２０に対向配置されているので、ベローズの動きを抑止してしまうことになり、圧力検出感度を劣化させてしまうという問題があった。
Further, in
特許文献６，７において、ダイアフラム３１０，３２２と圧力伝達部材３６０とは荷重を与えた状態で接触しているが、圧力センサー３００が高温高圧化で使用されるので、リジッドに固定してしまうと各部材の熱膨張の違いにより、機構が破棄されてしまう虞があるため、当該熱膨張を考慮して、ダイアフラム３１０，３２２と力伝達部材３６０とは点で接触しているに過ぎず、接着剤等の接着手段を用いて接着はされていない。従って圧力変動によりダイアフラム３１０，３２２と力伝達部材３６０が稼働する際、点接触部がずれてしまう可能性が非常に高く、接触点がずれる過程で、ダイアフラム３１０，３２２と力伝達部材３６０の双方に作用している力が漏洩してしまうため、精度の高い圧力検出を行うことができないという問題があった。
In
そこで本発明は、前述の如き様々な問題点に鑑みてなされたものであって、即ち、内部に受圧媒体としてのオイルを使用せず、力伝達部材の構造を簡素化することにより小型化し、高精度で温度衝撃に強い力検出器及び力検出器用ハウジングを提供することを目的としている。 Therefore, the present invention has been made in view of various problems as described above, i.e., without using oil as a pressure receiving medium inside, and by miniaturizing the structure of the force transmission member, An object of the present invention is to provide a force detector and a housing for a force detector that are highly accurate and resistant to temperature shock.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
［適用例１］少なくとも何れか一方は受圧手段を支持する端板状の第１及び第２のケースと、前記第１及び第２のケースを互いに対向させると共に、前記第１及び第２のケースとの間の領域を内部空間とするように前記領域を取り囲む側面部材を形成する第３のケースと、を備えたハウジングと、前記受圧手段に立設する力伝達手段と、感圧部と、該感圧部の両端に接続された一対の基部とを有すると共に、一方の前記基部を前記力伝達手段に、他方の前記基部を前記ハウジング内面部に固定した感圧素子と、を有し、前記第３のケースに周状に緩衝手段を設けたことを特徴とする力検出器。
SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
Application Example 1 At least one of the end plate-like first and second cases supporting the pressure receiving means and the first and second cases face each other, and the first and second cases A housing including a third case that forms a side member surrounding the region so that the region between the inner space is an internal space, a force transmission unit standing on the pressure receiving unit, a pressure sensing unit, A pair of bases connected to both ends of the pressure-sensitive part, and one pressure-sensitive element having the base part fixed to the force transmission means and the other base part fixed to the inner surface part of the housing, A force detector characterized in that a buffer means is provided on the third case in a circumferential shape.
このような力検出器によれば、受圧手段となるダイアフラム、力伝達手段となるセンターシャフト、ケースに熱膨張率の異なる材料を用いても、第３のケースの緩衝手段で、熱膨張の伸縮を吸収することができる。従ってケースの接着部分に熱膨張の伸縮による応力がかかることがないため、ハウジングの気密信頼性を維持することができる。またセンターシャフトに作用するケースの応力も吸収することができるため、圧力検出値に熱膨張の誤差が生じることがない。またオイルを用いずに、検出精度の高い簡易構造の力検出器を製造することができる。 According to such a force detector, the expansion and contraction of the thermal expansion can be achieved by the buffering means of the third case even when materials having different thermal expansion coefficients are used for the diaphragm as the pressure receiving means, the center shaft as the force transmission means, and the case. Can be absorbed. Therefore, since the stress due to expansion and contraction of thermal expansion is not applied to the bonding portion of the case, the hermetic reliability of the housing can be maintained. Moreover, since the stress of the case acting on the center shaft can be absorbed, an error of thermal expansion does not occur in the pressure detection value. Further, a force detector having a simple structure with high detection accuracy can be manufactured without using oil.
［適用例２］前記緩衝手段は、凹凸形状を有していることを特徴とする適用例１に記載の力検出器。
このように構成することで、第３のケースの熱膨張の伸縮による応力を吸収することができる。また第３のケースの製作過程でプレス成形によって形成することができ低コスト化を図ることができる。
Application Example 2 The force detector according to Application Example 1, wherein the buffer means has an uneven shape.
By comprising in this way, the stress by the expansion and contraction of the thermal expansion of the third case can be absorbed. Further, it can be formed by press molding in the manufacturing process of the third case, and the cost can be reduced.
［適用例３］前記緩衝手段は、可撓性を有していることを特徴とする適用例１に記載の力検出器。
このように構成することで第３のケースの熱膨張の伸縮による応力を吸収することができる。
Application Example 3 The force detector according to Application Example 1, wherein the buffer means has flexibility.
By comprising in this way, the stress by the expansion and contraction of the thermal expansion of the third case can be absorbed.
［適用例４］前記緩衝手段は、薄肉部であることを特徴とする適用例１に記載の力検出器。
このように構成することで、第３のケースの熱膨張の伸縮による応力を吸収することができる。また第３のケースの製作過程で形成することができ低コスト化を図ることができる。
Application Example 4 The force detector according to Application Example 1, wherein the buffer means is a thin portion.
By comprising in this way, the stress by the expansion and contraction of the thermal expansion of the third case can be absorbed. Further, it can be formed in the manufacturing process of the third case, and the cost can be reduced.
［適用例５］前記緩衝手段は、ベローズであることを特徴とする適用例１に記載の力検出器。
このように構成することで第３のケースの熱膨張の伸縮による応力を吸収することができる。
Application Example 5 The force detector according to Application Example 1, wherein the buffer means is a bellows.
By comprising in this way, the stress by the expansion and contraction of the thermal expansion of the third case can be absorbed.
［適用例６］前記第１及び第２のケースのうち前記受圧手段が支持されているケースと前記第３のケースとの接続部には当該接続部に沿ってリングが配置されていることを特徴とする適用例１から適用例５のいずれか１に記載の力検出器。
このように構成することで、第２及び第３のケースの接着面積が増大し、気密の信頼性を維持することができる。
Application Example 6 In the connection portion between the first case and the third case where the pressure receiving means is supported and the third case, a ring is disposed along the connection portion. The force detector according to any one of Application Examples 1 to 5, which is a feature.
By comprising in this way, the adhesion area of the 2nd and 3rd case increases, and airtight reliability can be maintained.
［適用例７］少なくとも何れか一方は受圧手段を支持する端板状の第１及び第２のケースと、前記第１及び第２のケースを互いに対向させると共に、前記第１及び第２のケースとの間の領域を内部空間とするように前記領域を取り囲む側面部材を形成する第３のケースと、を備えた力検出器用ハウジングであって、前記第３のケースに周状に緩衝手段を設けたことを特徴とする力検出器用ハウジング。 Application Example 7 At least one of the end plate-like first and second cases supporting the pressure receiving means and the first and second cases face each other, and the first and second cases A force detector housing comprising a third case forming a side member surrounding the region so that the region between the first and second regions is an internal space. A housing for a force detector, characterized by being provided.
このように構成することで、ダイアフラム、シャフト、ケースに熱膨張率の異なる材料を用いても、第３のケースの緩衝手段で、熱膨張の伸縮を吸収することができる。従ってケースの接着部分に熱膨張の伸縮による応力がかかることがないため、ハウジングの気密信頼性を維持することができる。またセンターシャフトに作用するケースの応力も吸収することができるため、圧力検出値に熱膨張の誤差が生じることがない。 With this configuration, even when materials having different coefficients of thermal expansion are used for the diaphragm, the shaft, and the case, the expansion and contraction of the thermal expansion can be absorbed by the buffer means of the third case. Therefore, since the stress due to expansion and contraction of thermal expansion is not applied to the bonding portion of the case, the hermetic reliability of the housing can be maintained. Moreover, since the stress of the case acting on the center shaft can be absorbed, an error of thermal expansion does not occur in the pressure detection value.
［適用例８］前記緩衝手段は、凹凸形状を有していることを特徴とする適用例７に記載の力検出器用ハウジング。
このように構成することで、第３のケースの熱膨張の伸縮による応力を吸収することができる。また第３のケースの製作過程でプレス成形によって形成することができ低コスト化を図ることができる。
Application Example 8 The force detector housing according to Application Example 7, wherein the buffer means has an uneven shape.
By comprising in this way, the stress by the expansion and contraction of the thermal expansion of the third case can be absorbed. Further, it can be formed by press molding in the manufacturing process of the third case, and the cost can be reduced.
［適用例９］前記緩衝手段は、薄肉形状、ベローズ形状、或いは可撓性を有していることを特徴とする適用例７に記載の力検出器用ハウジング。
このように構成することで、第３のケースの熱膨張の伸縮による応力を吸収することができる。
Application Example 9 The force detector housing according to Application Example 7, wherein the buffer means has a thin shape, a bellows shape, or flexibility.
By comprising in this way, the stress by the expansion and contraction of the thermal expansion of the third case can be absorbed.
本発明の力検出器及び力検出器用ハウジングの実施形態を添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
図１は本発明の基本構成となる力検出器の構成概略図である。図２、図３に本発明の基本構成となる力検出器の主要部分の斜視図、部分破断斜視図を示している。本発明の基本構成となる力検出器は一例として圧力センサーを用いて以下説明する。
Embodiments of a force detector and a force detector housing of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a force detector as a basic configuration of the present invention. 2 and 3 are a perspective view and a partially broken perspective view of a main part of a force detector as a basic configuration of the present invention. The force detector which is the basic configuration of the present invention will be described below using a pressure sensor as an example.
圧力センサー１０は、中空円筒体からなる力検出器用のハウジング１２を有している。このハウジング１２は第１のケース（下端板）を構成する端板をフランジ端板１４とするとともに、第２のケース（上端板）をハーメ端子台１６とし、第３のケースである円筒側壁１８によって離隔配置した端板の周囲を取り囲んで中空密閉容器として構成したものである。フランジ端板１４とハーメ端子台１６には、内部空間と連通する第１圧力入力口１７、第２圧力入力口１９がハウジング１２の軸芯と同芯に貫通されて、外部に開口されている。この開口部はそれぞれ力検知部となる第１ダイアフラム２０、第２ダイアフラム２２によって内外を遮蔽するようにされ、かつこれらをフランジ端板１４とハーメ端子台１６に一体的に結合している。フランジ端板１４側の第１ダイアフラム２０は受圧用であり、ハーメ端子台１６側の第２ダイアフラム２２は大気圧設定用としている。ハウジング１２は内外が遮断された状態となっているとともに、図示しない空気抜き手段により内部を真空状態に保持できるようにしている。
The
前記ハウジング１２の内部には、前記第１、第２のダイアフラム２０，２２の内面の中央領域を相互に接続するセンターシャフト（力伝達手段）２４がハウジング１２の軸芯に沿って配置され、両者を接着連結している。そして、このセンターシャフト２４の途中には感圧素子受け台としての可動部２６が設けられており、この可動部２６に後述する検出軸を前記ダイアフラム２０，２２の受圧面と垂直な軸と平行に設定した双音叉振動子からなる感圧素子２８の一端部を取り付けるようにしている。感圧素子２８の他端部は前記ハウジング１２のハーメ端子台１６に設けられている内側に突出した感圧素子受け台としてのボス部３０に接続するようにしている。これにより、受圧用第１ダイアフラム２０と大気圧用第２ダイアフラム２２の差圧によりセンターシャフト２４が軸方向移動すると、これに追随して可動部２６が位置を変動し、この力が感圧素子２８の検出軸方向への作用力を発生させるようにしている。
Inside the
感圧素子２８は、感圧部４０と感圧部の両端に接続された一対の基部４２とを有し、感圧素子２８の前記一対の基部４２の並ぶ方向を力の検出方向とし、該力の検出方向を検出軸として設定している。感圧素子２８を双音叉型圧電振動子とした場合は、感圧部４０が２本の柱状ビーム（梁）により構成され、前記一対の基部４２の並ぶ方向と前記柱状ビームの延びる方向と前記検出軸とが平行関係になっている。
The pressure-
双音叉型振動素子は、感圧部４０の両端部に接続される固定端となる一対の基部４２（第１基部４２ａ、第２基部４２ｂ）を有し、この２つの基部４２の間に２つの振動ビーム（振動部）が形成されている。双音叉型振動素子は、その感圧部４０（振動部）である前記２つの振動ビームに引張り応力（伸長応力）あるいは圧縮応力が印加されると、その共振周波数が前記印加される応力にほぼ比例して変化するという特性を有している。感圧素子２８は、前記一対の基部４２の並ぶ方向をダイアフラムが撓み変位する変位方向と平行となるように配置され、その変位方向は前記検出軸と平行となるように構成されている。感圧素子２８の第１基部４２ａは可動部２６に固定され、第２基部４２ｂはボス部３０に固定されている。
The double tuning fork type vibration element has a pair of base portions 42 (
感圧素子２８は発振回路（不図示）を電気的に接続され、発振回路（不図示）から供給される交流電流により、固有の共振周波数で振動するものである。そして感圧素子２８は、前記検出軸の方向から伸長応力または圧縮応力を受けることにより共振周波数が変動する。特に、双音叉型振動片は、厚みすべり振動子などに比べて、伸長・圧縮応力に対する共振周波数の変化が極めて大きく共振周波数の可変幅が大きいので、わずかな圧力差を検出するような分解能力に優れる圧力センサーにおいては好適である。双音叉型圧電振動子は、伸長応力を受けると振動腕（振動部）の振動幅が小さくなるので共振周波数が高くなり、圧縮応力を受けると振動腕（振動部）の振動幅が大きくなるので共振周波数は低くなる。
The pressure
ところで、双音叉型の圧電振動子は、振動腕を２本有するが、シングルビーム型の圧電振動子は振動腕が１本である。よって、シングルビーム型の圧電振動子は、検出軸の方向から双音叉型の圧電振動子の場合と同等の応力を受けたとき、その変位が２倍になるため、双音叉の場合よりさらに高感度な圧力センサーとすることができる。なお双音叉型またはシングルビーム型の圧電振動子の圧電基板としては温度特性の優れた水晶が望ましい。 By the way, the double tuning fork type piezoelectric vibrator has two vibrating arms, while the single beam type piezoelectric vibrator has one vibrating arm. Therefore, when the single beam type piezoelectric vibrator is subjected to the same stress as that of the double tuning fork type piezoelectric vibrator from the direction of the detection axis, its displacement is doubled. It can be a sensitive pressure sensor. As the piezoelectric substrate of the double tuning fork type or single beam type piezoelectric vibrator, quartz having excellent temperature characteristics is desirable.
上記ハウジング１２の内部には、前記センターシャフト２４と平行であって、その周囲に複数のガイドシャフトである支持棒３２ａ、３２ｂが配置されている。これらは第１ケースであるフランジ端板１４と第２ケースであるハーメ端子台１６との間隔を一定に保持し、外力によるハウジング１２の変形や任意の姿勢によって検出精度が低下しないようにしている。
Inside the
本実施形態では、特に、上部端板をハーメ端子台１６とし、これにはハーメ端子３４を端子台１６に貫通させ、感圧素子２８の信号を外部に取り出すようにしている。
In the present embodiment, in particular, the upper end plate is the
このような構成の圧力センサー１０によれば、一対のダイアフラム２０，２２同士はセンターシャフト２４に連結され、センターシャフト２４の途中に設けた可動部２６がダイアフラム２０，２２の挙動に応じて一体的にシャフト軸方向に移動し（これが一対のダイアフラム２０，２２が受ける圧力差に起因する動きとなる。）、双音叉振動子である感圧素子２８の検出軸方向に作用する力に応じた動きとなる。したがって、オイルを用いることなく、検出精度の高い圧力センサーを構成でき、かつ小型で組み立てが容易な構造となる。また、フランジ端板１４、ハーメ端子台１６、並びに円筒側壁１８が真空容器としてのハウジング１２を形成し、フランジ端板１４と第１ダイアフラム２０とが一体とされ、かつハーメ端子台１６と第２ダイアフラム２２が一体とされ、組み立てが簡便に行えるようにしている。この圧力センサー１０を測定対象液体へ沈める（浸す）容器に取り付けるには、フランジ端板１４を測定対象液体容器に第１ダイアフラム２０の周囲を囲むように配置されたＯリングを介して接合してボルト締めにより取り付ける。なお、センターシャフト２４と感圧素子固定用受け台としての可動部２６は、一つの部材から切削加工された一体のものであっても良い。そうすることにより可動部２６がシャフトの固定部でブレたり、ずれることがなくなる。
According to the
しかしながら上記圧力センサーを構成する各物品は、一例としてダイアフラム、シャフト、ケースに金属組成の異なるステンレスを用いているため、組成間で熱膨張率に相違がある。 However, each article constituting the pressure sensor uses, as an example, stainless steel having a different metal composition for a diaphragm, a shaft, and a case, so that there is a difference in thermal expansion coefficient between the compositions.
図４は力検出器の熱膨張による歪みの説明図である。円筒側壁１８の両端は、それぞれフランジ端板１４、ハーメ端子台１６に接着剤２９を介して接着して、内部を気密に封止している。
FIG. 4 is an explanatory diagram of distortion due to thermal expansion of the force detector. Both ends of the
使用環境の温度変化が生じ、例えば温度が上昇した場合、圧力センサーの外側から内側へと熱が伝わる過程で温度差が発生する。即ち外側のケースから先に温度が上昇し始め、ついで内側のシャフトへと熱が伝わっていく。このとき、熱膨張により円筒側壁１８の長さＬが伸長し、内側の支持棒３２は熱膨張による伸長が生じないか、あるいは、ケースの熱膨張による伸長Ｌよりも小さい伸長Ｍが生じる。この場合、図４に示すようにハーメ端子台１６及び円筒側壁１８の接着箇所のシール部（接着剤２９）に、円筒側壁１８側の熱膨張による伸長ｌと、ハーメ端子台１６側の熱膨張による伸長ｍとの間に伸長の差が生じることになり、各部品間の伸長のバランスが崩れることによって応力が集中しクラック等が生じるなどして、ハウジング内の気密信頼性が失われてしまうという問題がある。熱膨張による伸長の差による応力はフランジ端子１４及び円筒側壁１８の接着剤２９にも同様に作用することになる。
When the temperature of the usage environment changes, for example, when the temperature rises, a temperature difference occurs in the process of transferring heat from the outside to the inside of the pressure sensor. That is, the temperature starts to rise first from the outer case, and then heat is transferred to the inner shaft. At this time, the length L of the
また、感圧素子の一端を支持するセンターシャフト２４についても、温度変化による熱膨張の影響を受ける。このため圧力測定時に熱膨張によるセンターシャフト２４の伸縮が生じた場合には、予め熱膨張による伸縮分に相当する補正を圧力の測定値に対して行っている。しかし、前述の第１〜第３のケースは、接着剤２９により互いに固定されているため、ハーメ端子台１６のボス部３０に他端を支持している感圧素子２８に円筒側壁１８の熱膨張の伸縮による応力が作用する。そうするとセンターシャフト２４自身の熱膨張以外にも円筒側壁１８の熱膨張に起因した応力が感圧素子２８に掛かることになり、圧力の検出値に誤差が生じるという問題がある。
The
図５は力検出器の模式断面図である。同図（Ａ）は感圧素子を側面の側から見た力検出器の断面図であり、（Ｂ）は感圧素子の平面側から見た力検出器の断面図である。図６、図７に本発明の基本構成となる力検出器の主要部品斜視図、部分破断斜視図を示している。なお、本発明に係る力検出器について、その一例として圧力センサーを用いて以下説明する。
本実施形態の力検出器となる圧力センサー１００は感圧素子２８を第１及び第２の固定台座７０，８０により両端部を固定している。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the force detector. FIG. 4A is a cross-sectional view of the force detector as seen from the side of the pressure-sensitive element, and FIG. 4B is a cross-sectional view of the force detector as seen from the plane side of the pressure-sensitive element. 6 and 7 show a perspective view of main parts and a partially broken perspective view of a force detector as a basic configuration of the present invention. The force detector according to the present invention will be described below using a pressure sensor as an example.
In the
第１の固定台座７０は、中心にセンターシャフト２４を挿通させる第１貫通孔７２を穿孔してある。第１貫通孔７２はセンターシャフト２４のシャフト径と略同一の孔径に設定し、センターシャフト２４を通すことにより、センターシャフト２４と第１の固定台座７０の第１貫通孔中心を同一軸心上に位置決めすることができる。また感圧素子２８の固定面に仮固定用のネジ穴７４を穿孔してあり、さらにネジ穴７４と交差する方向の一対の側面に接着剤導入用の第２貫通孔７６を穿孔している。
The first fixed
第２の固定台座８０は、ハーメ端子台１６と分離した台座であり、感圧素子２８を固定する固定部８２とハーメ端子台１６に固定する取り付け部８４から構成されている。固定部８２は前記第１の固定台座７０と略同一形状に形成してあり、その中心にセンターシャフト２４を挿通させる第１の貫通孔８３を穿孔してある。第１の貫通孔８３の孔径は、シャフト径よりも径大とし、シャフトと接触しないように形成している。取り付け部８４はハーメ端子台１６に取り付け位置を調整可能に形成している。本実施形態ではハーメ端子台１６と第２の固定台座８０の固定手段に一例としてボルト８５を用い、取り付け部８４の第２貫通孔８６をハーメ端子台１６のネジ穴１６ａに螺合させて取り付けている。このとき第２貫通孔８６の孔径はボルト８５のシャフト径よりも大きく穿孔しているため、第２の固定台座８０をハーメ端子台１６に取り付ける位置を第２貫通孔の孔径の範囲内で微調整することができる。また第２の固定台座８０の感圧素子２８の取り付け面にはネジ穴８７を穿孔してある。
The second fixed
本発明の力検出器用パッケージは、第３のケースとなる円筒側壁１８に緩衝手段としてのダンパー９４を形成している。ダンパー９４は、第１及び第２のケースと第３のケースが接着剤を介して接着する面以外の部分に、センサー内側から外側に向けて凸状にプレス成形加工によって形成することができる。本発明のダンパー９４は両端を第１及び第２のケースに固定した円筒側壁１８が熱膨張によって伸縮する際に、上下の接着部分に応力が係る前にダンパー９４で伸縮を吸収する強度に設定し、支持棒３２と干渉しないように形成している。
In the force detector package of the present invention, a
また本発明の力検出用パッケージは、ハーメ端子台１６（第２のケース）と円筒側壁１８の接続部分をリング９６で覆うように形成している。リング９６は、第１及び第２のケースのうち受圧手段が支持されているケース、本実施形態ではハーメ端子台１６の外形と略同一の環状部材であり、ハーメ端子台１６または円筒側壁１８と同質の材料で形成することができる。リング９６は、側面を円筒側壁１８と接着させて、下面をハーメ端子台１６に接着させている。
In addition, the force detection package of the present invention is formed so that the connecting portion between the hermetic terminal block 16 (second case) and the
次に、上記構成による本発明の力検出器の製造方法について以下説明する。図８は本発明の力検出器の製造方法の説明図を示している。
まず、ハーメ端子台１６の圧力入力口１９に第２ダイアフラム２２を溶接により接合する。またハーメ端子台１６の圧力入力口１９と反対の面に第２の固定台座８０をボルト８５で仮止めする。このときセンターシャフトを貫通させるハーメ端子台１６及び第２の固定台座８０の貫通孔が略一致するようにしている（図８（１））。
Next, the manufacturing method of the force detector of the present invention having the above configuration will be described below. FIG. 8 shows an explanatory view of the method of manufacturing the force detector of the present invention.
First, the
一方、フランジ端子板１４は治具Ａを用いて保持し、その圧力入力口１７に第１ダイアフラム２０を溶接する（図８（２））。
またフランジ端子板１４に対しては、当該フランジ端子板１４を治具Ｂとともにセンターシャフト２４及びガイドシャフトである支持棒３２（３２ａ、３２ｂ）の挿入貫通孔を有する治具Ｃとにより挟んで保持する。挿入貫通孔は第１ダイアフラム２０に取り付けるセンターシャフト２４の取り付け位置と、フランジ端子板１４に取り付ける支持棒３２ａ，３２ｂの取り付け位置となる箇所に予め形成してある。この状態で、センターシャフト２４及び支持棒３２ａ，３２ｂを差し込む。このときセンターシャフト２４は、先端に接着剤を塗布してあり、先端部が第１ダイアフラム２０の中央部に垂直に立設するように建て付けている。また支持棒３２ａ，３２ｂはフランジ端子板１４に先端を埋設した状態で取り付けている（図８（３））。
On the other hand, the
Further, the
次に、フランジ端子板１４から治具Ｂ、治具Ｃを取り外してセンターシャフト２４を第１の固定台座７０の第１貫通孔７２に通す。センターシャフト２４及び支持棒３２ａ，３２ｂの先端には接着剤を塗布しておく。そしてフランジ端子台１４に円筒側壁１８を嵌め合わせる。円筒側壁１８の開口からハーメ端子台１６をフランジ端子板１４と対向するように嵌め合わせ、ガイドシャフト（支持棒）３２の先端をハーメ端子台１６の取り付け箇所に埋め込み接着させるとともに、センターシャフト２４の他端部をハーメ端子台１６の第２ダイアフラム２２の中央部に接着させる（図８（４））。
Next, the jig B and jig C are removed from the
一体化したフランジ端子台１４とハーメ端子台１６に対し、円筒側壁１８を取り外して、第１及び第２の固定台座７０，８０の位置合わせを行なう。図９は第１及び第２の固定台座の位置合わせの説明図である。図９（１）に示すように第１の固定台座７０は、第１貫通孔７２にセンターシャフト２４に挿通することにより同一軸心上に位置合わせすることができる。一方、第２の固定台座８０は、第１貫通孔８３がセンターシャフト２４のシャフト径よりも大きく、取り付け部８４の第２貫通孔８６がボルト８５径よりも大きいため、第２貫通孔８３のクリアランスの相当する範囲、即ちセンターシャフト２４の外周から所定間隔を開けた放射状の範囲で位置ずれしている場合がある。
The
そこで本発明では感圧素子２８の外形に沿って略同一となるように形成、換言すれば感圧素子２８の両端の基部４２の外形と略同一形状の端部を有する平板９０を用いて第１及び第２の固定台座７０，８０の支持面７０Ａ，８０Ａが同一平面上となるように位置調整を行っている。平板９０は、感圧素子２８の外形に沿って略同一となるように形成し、第１及び第２の固定台座７０，８０のネジ穴と対向する箇所にネジ穴を形成している。
Therefore, in the present invention, the
このような平板９０を第１及び第２の固定台座７０，８０の支持面にネジ９２で仮止めする（図９（２））。平板９０を仮止めすることにより、第１及び第２の固定台座７０，８０の支持面は同一平面上（連続する平面を形成）に位置合わせすることができる。
Such a
その後、第１の固定台座７０の第２貫通孔７６に接着剤を導入し、第１の固定台座７０をセンターシャフト２４に接着して固定させる。またハーメ端子台１６に第２の固定台座８０を仮止めしているボルト８５を本締めして、ハーメ端子台１６に第２の固定台座８０を固定させる。（図９（３））。
Thereafter, an adhesive is introduced into the second through
固定後、平板９０を取り外して感圧素子２８の一対の基部４２を夫々ハーメ端子台１６の第２の固定台座８０と、センターシャフト２４の第１の固定台座７０とに接着剤等の接着手段を用いて接着して固定することにより、前記検出軸がセンターシャフト２４の軸芯と平行になるように感圧素子２８を取り付けることができる。（図９（４）、図８（５））。
After fixing, the
最後に、配線処理を行った後、円筒側壁１８を取り付けて内部を密閉し、ハーメ端子台１６に設けた貫通孔から前記内部を真空引きして前記内部を外部から遮断する。そしてハーメ端子台１６の外端面部分にＩＣ等から構成される感圧素子を駆動させるための発振回路が形成された回路基板を実装し、リッド９８を取り付けて完成する（図８（６））。ここで、前記リッド９８には、ダイアフラム２２に圧力を導入するための圧力導入口が形成されると共に、前記ＩＣからの電気信号を外部へ導出するための導出線を通す貫通孔が形成される。なお、前記圧力導入口を前記貫通孔と併用させても良い。
Finally, after performing the wiring process, the
上記構成による力検出器となる圧力センサー１００は、円筒側壁１８に周状のダンパー９４を形成しているため、ダイアフラム、シャフト、ケースに熱膨張率の異なる材料を用いても、ダンパーで、熱膨張の伸縮を吸収することができる。従ってケースの接着部分に熱膨張の伸縮による応力がかかることがないため、ハウジングの気密信頼性を維持することができる。またセンターシャフトに作用するケースの応力も吸収することができるため、圧力検出値に誤差が生じることがない。
Since the
例えば第３のケースが熱膨張により伸長した場合、ダンパーが縮小することにより、又は第３のケースが縮小した場合、ダンパーが伸長することにより、互いに打ち消すことで温度変化による熱膨張の伸縮を吸収して、接着部分に作用する応力を回避することができる。 For example, when the third case expands due to thermal expansion, the damper shrinks, or when the third case contracts, the damper expands to absorb the expansion and contraction of the thermal expansion due to temperature changes by canceling each other. Thus, stress acting on the bonded portion can be avoided.
またリング９６でハーメ端子台１６と円筒側壁１８の接着部分を覆うように密閉しているため、第１及び第２のケースと第３のケースの間の接着面積に、リング９６と第３のケースとの接着面積が加わるので接触面積を広く取ることができる。このため、気密の信頼性を向上させることができる。
In addition, since the
さらに感圧素子２８の両端を支持する固定台座を容易に同一平面上に位置合わせすることができ、固定の不具合によって感圧素子２８に作用する歪み応力を回避することができる。またオイルを用いずに、検出精度の高い簡易構造の力検出器を製造することができる。
Furthermore, the fixed pedestals that support both ends of the pressure
次に変形例１の力検出器について以下説明する。図１０は変形例１の力検出器の部分破断斜視図を示している。図示のように変形例１の力検出器は、ダンパー９４ｂを凹状に形成している。その他の構成は、図５〜７に示す圧力センサー１００と同一である。ダンパー９４ｂは、第１及び第２のケースと第３のケースが接着剤を介して接着する面以外の部分に、円筒側壁１８の外側から内側に向けて凹状にプレス成形加工によって形成することができる。
Next, a force detector according to the first modification will be described below. FIG. 10 shows a partially broken perspective view of the force detector of the first modification. As shown in the figure, the force detector of the first modification has a
このような変形例１の力検出器によれば、ダイアフラム、シャフト、ケースに熱膨張率の異なる材料を用いても、ダンパーで、熱膨張の伸縮を吸収することができる。従ってケースの接着部分に熱膨張の伸縮による応力がかかることがないため、ハウジングの気密信頼性を維持することができる。また第３のケースの製作過程でプレス成形によって形成することができ低コスト化を図ることができる。 According to the force detector of the first modification, even when materials having different coefficients of thermal expansion are used for the diaphragm, the shaft, and the case, the expansion and contraction of the thermal expansion can be absorbed by the damper. Therefore, since the stress due to expansion and contraction of thermal expansion is not applied to the bonding portion of the case, the hermetic reliability of the housing can be maintained. Further, it can be formed by press molding in the manufacturing process of the third case, and the cost can be reduced.
次に変形例２の力検出器について以下説明する。図１１は変形例２の力検出器の部分破断斜視図を示している。図示のように実施例１に係るダンパー９４に相当する変形例２に係る力検出器における緩衝手段としてのダンパーは、所謂可撓性を有しており、可撓部９４ｃ（図１１（Ａ））、９４ｄ（図１１（Ｂ））をダンパー９４としている。その他の構成は、図５〜７に示す圧力センサー１００と同一である。可撓部９４ｃ、９４ｄは、第３のケースを上下に分割してなる２つの分割ケースの間に挟まれるように配置している。円筒側壁１８は第１及び第２のケースにそれぞれ個別に接着する上下のケース（第４のケース、第５のケース）１８ａ，１８ｂ（ツーピース構造）に分割している。そして可撓部９４ｃ、９４ｄは、円筒側壁１８の硬度よりも硬度の低い部材により形成されていると共に、前記部材は気密性を確保できる材質を採用しており、一例として、円筒側壁１８よりも硬度の低い金属組成のステンレスとなるニッケル系合金や、真鍮、などを用いることができる。図１１（Ａ）に示す可撓部９４ｃは円筒側壁１８よりも厚みの薄い円筒状の部材であって、円筒部材１８を分割した上下のケース１８ａ，１８ｂの端面には可撓部９４ｃが嵌まり込む溝をエッチング又は切削加工などにより形成している。第３のケースの組立ては第１のケースと接続する下側のケース１８ｂの溝に可撓部９４ｃの下端を接着剤又は溶接等により嵌め込み、さらに可撓部９４ｃの上端に上側のケース１８ａの溝を接着剤又は溶接等により嵌め込み形成することができる。
Next, the force detector of
図１１（Ｂ）に示す可撓部９４ｄは、（Ａ）に示す円筒側壁１８と可撓部９４ｃの厚みの関係を逆転させた構成とし、円筒側壁１８よりも厚みの厚い円筒状の部材であって、円筒部材１８を分割した上下のケース１８ａ，１８ｂの端面が嵌まり込む溝を上下端部にエッチング又は切削加工などにより形成している。第３のケースの組立ては第１のケースと接続する下側のケース１８ｂに可撓部９４ｄの下端溝を接着剤又は溶接等により嵌め込み、さらに可撓部の上端溝に上側のケース１８ａを接着剤又は溶接等により嵌め込み形成することができる。
A
このような変形例２の力検出器によれば、ダイアフラム、シャフト、ケースに熱膨張率の異なる材料を用いても、ダンパーで、熱膨張の伸縮を吸収することができる。従ってケースの接着部分に熱膨張の伸縮による応力がかかることがないため、ハウジングの気密信頼性を維持することができる。 According to the force detector of the second modification, even when materials having different coefficients of thermal expansion are used for the diaphragm, the shaft, and the case, the expansion and contraction of the thermal expansion can be absorbed by the damper. Therefore, since the stress due to expansion and contraction of thermal expansion is not applied to the bonding portion of the case, the hermetic reliability of the housing can be maintained.
次に変形例３の力検出器について以下説明する。図１２（Ａ）（Ｂ）は変形例３の力検出器の部分破断斜視図を示している。図示のように変形例３の力検出器では、薄肉部９４ｅ（図１２（Ａ）），９４ｆ（図１２（Ｂ））をダンパーとして機能させている。その他の構成は、図５〜７に示す圧力センサー１００と同一である。薄肉部９４ｅ，９４ｆは、第１及び第２のケースと第３のケースが接着剤を介して接着する面以外の部分に、円筒側壁１８の内側又は外側を周状となる薄肉に切削加工又はエッチング加工によって形成することができる。
Next, a force detector according to
このような変形例３の力検出器によれば、ダイアフラム、シャフト、ケースに熱膨張率の異なる材料を用いても、ダンパーで、熱膨張の伸縮を吸収することができる。従ってケースの接着部分に熱膨張の伸縮による応力がかかることがないため、ハウジングの気密信頼性を維持することができる。また第３のケースの製作過程で形成することができ低コスト化を図ることができる。 According to the force detector of the third modification, even when materials having different coefficients of thermal expansion are used for the diaphragm, the shaft, and the case, the expansion and contraction of the thermal expansion can be absorbed by the damper. Therefore, since the stress due to expansion and contraction of thermal expansion is not applied to the bonding portion of the case, the hermetic reliability of the housing can be maintained. Further, it can be formed in the manufacturing process of the third case, and the cost can be reduced.
次に変形例４の力検出器について以下説明する。図１３は変形例４の力検出器の部分破断斜視図を示している。図示のように変形例４の力検出器は、ベローズ９４ｇをダンパーとして機能させている。その他の構成は、図５〜７に示す圧力センサー１００と同一である。
Next, a force detector according to
ダンパーとして機能させるベローズ９４ｇの構成は、第３のケースとなる円筒側壁１８の上下の第１及び第２のケースとの接続箇所を除く中間部分にベローズ構造を有するように一体的に形成することができる。
The structure of the
この他にもベローズ９４ｇは、図１３に示すように第３のケースを上下に分割してなる２つの分割ケースの間に挟まれるように配置する構成とすることもできる。円筒側壁１８は第１及び第２のケースにそれぞれ個別に接着する上下のケース（第４のケース、第５のケース）１８ａ，１８ｂ（ツーピース構造）に分割されている。そしてベローズ９４ｇは、円筒側壁１８の硬度よりも硬度の低い部材により形成されていると共に、前記部材は気密性を確保できる材質を採用しており、一例として、円筒側壁１８よりも硬度の低い金属組成のステンレスとなるニッケル系合金や、真鍮、などを用いることができる。ベローズ９４ｇは円筒部材１８を分割した上下のケース１８ａ，１８ｂの端面に接着又は溶接などにより形成している。第３のケースの組立ては第１のケースと接続する下側のケース１８ｂにベローズ９４ｇの下端を接着剤又は溶接等により接着し、さらにベローズ９４ｇの上端に上側のケース１８ａを接着剤又は溶接等により接着して形成することができる。
In addition to this, the
このような変形例４の力検出器によれば、ダイアフラム、シャフト、ケースに熱膨張率の異なる材料を用いても、ダンパーで、熱膨張の伸縮を吸収することができる。従ってケースの接着部分に熱膨張の伸縮による応力がかかることがないため、ハウジングの気密信頼性を維持することができる。
なお上記構成によるダンパー９４は、図１に示すような圧力センサー用ハウジングに適用することもできる。
According to the force detector of the fourth modification, even when materials having different coefficients of thermal expansion are used for the diaphragm, the shaft, and the case, the expansion and contraction of the thermal expansion can be absorbed by the damper. Therefore, since the stress due to expansion and contraction of thermal expansion is not applied to the bonded portion of the case, the hermetic reliability of the housing can be maintained.
The
次に絶対圧検出のための圧力センサーについて以下説明する。図１４、１５は絶対圧検出のための圧力センサー５００の断面図である。絶対圧検出のための圧力センサー５００は特にセンターシャフトと感圧素子を同芯配置し、これらを受圧用ダイアフラムの中央領域を通る軸線上に配置した点が先の実施形態と異なる。
Next, a pressure sensor for detecting absolute pressure will be described below. 14 and 15 are cross-sectional views of a
この圧力センサー５００は、中空円筒体からなる力検出器用のハウジング１２を有している。このハウジング１２は第１のケース（下端板）を構成する端板をフランジ端板１４とするとともに、第２のケース（上端板）をハーメ端子台１６ａとし、第３のケースである円筒側壁１８によって離隔配置した端板の周囲を取り囲んで中空密閉容器として構成したものである。フランジ端板１４には、内部空間と連通する圧力入力口１７がハウジング１２の軸芯と同芯に貫通されて、外部に開口されている。この開口部は第１ダイアフラム３０によって内外を遮蔽するようにされ、フランジ端板１４と一体的に結合している。ダイアフラム３０は測定対象液体の受圧用である。ハーメ端子台１６ａには圧力流入口もダイアフラムも省略された端板として構成されている。このようなハウジング１２も、内外が遮断された状態となっているとともに、図示しない空気抜き手段により内部を真空状態に保持できるようにしているのは他の実施形態と同様である。
The
円筒側壁１８は、周状の緩衝手段となるダンパー９４を形成している。ダンパー９４は前述の図７、１０−１３と同様のダンパーを適用することができ、図１４（Ａ）、（Ｂ）に示すように凹凸状に形成した凹凸部９４ａ，９４ｂを用いたり、図１４（Ｃ）、（Ｄ）に示すように可撓部９４ｃ、９４ｄを用いたり、図１５（Ｅ）、（Ｆ）に示すように薄肉部９４ｅ，９４ｆを用いたり、図１５（Ｇ）に示すようにベローズ９４ｇを用いることができる。
The
前記ハウジング１２の内部には、前記ダイアフラム３０の内面の中央領域にセンターシャフト（力伝達手段）２４が垂直に立設されており、これはハウジング４２の軸芯に沿って配置されている。そして、このセンターシャフト２４の先端部には感圧素子受け台としての可動部２６が一体的に設けられており、この可動部２６に検出軸をセンターシャフト２４と同軸となるように設定した双音叉振動子からなる感圧素子２８の一端部を取り付けるようにしている。感圧素子２８の他端部は前記ハウジング１２のハーメ端子台１６ａの中央領域に設けられている内側に突出した台座３０に接続するようにしている。これにより、受圧用ダイアフラム２０が測定対象液体の圧力を受けることにより撓むと、センターシャフト２４が軸方向に移動し、これに追随して可動部２６に連結された感圧素子２８の検出軸方向への作用力を発生させるようにしている。
Inside the
また、上記ハウジング１２の内部には、前記センターシャフト２４と平行であって、その周囲に複数のガイドシャフトである支持棒３２ａ、３２ｂが配置されている。これらは第１のケースであるフランジ端板１４と第２のケースであるハーメ端子台１６ａとの間隔を一定に保持し、外力によるハウジング１２の変形や任意の姿勢によって検出精度が低下しないようにしているのは他の実施形態と同様である。上部端板をハーメ端子台１６ａとし、これには図示しないハーメ端子を端子台１６ａに貫通させ、感圧素子２８の信号を外部に取り出すようにしている。
Inside the
このような絶対圧検出用の圧力センサー５００によれば、ダイアフラム、シャフト、ケースに熱膨張率の異なる材料を用いても、ダンパーで、熱膨張の伸縮を吸収することができる。従ってケースの接着部分に熱膨張の伸縮による応力がかかることがないため、ハウジングの気密信頼性を維持することができる。またオイルを必要としない圧力センサーとすることができ、絶対圧測定用の圧力センサーとした簡易構造とすることができ、コストを低減することができる。
According to such a
またフランジ端板１４、ハーメ端子台１６ａ、並びに円筒側壁１８が真空容器としてのハウジング１２を形成し、フランジ端板１４とダイアフラム２０とが一体とされ、組み立てが簡便に行えるようにしている。受圧用のダイアフラム２０とセンターシャフト２４とは同心的に一直線上に連結され、センターシャフト２４の先端に設けた可動部２６がダイアフラム２０の挙動に応じてシャフト軸方向に移動し、双音叉振動子である感圧素子２８の検出軸方向に作用する力を生じさせる。したがって、オイルを用いることなく、検出精度の高い圧力センサーを構成でき、かつ小型で組み立てが容易な構造となる。
Further, the
なおセンターシャフト２４と感圧素子固定用受け台としての可動部２６は、一つの部材から切削加工された一体のものであっても良い。そうすることにより可動部２６がシャフトの固定部でぶれたり、ずれることがなくなる。
Note that the
１０，１００，５００………圧力センサー、１２………ハウジング、１４………フランジ端板（第１ケース）、１６………ハーメ端子台、１７………第１圧力入力口、１８………円筒側壁、１９………第２圧力入力口、２０………第１ダイアフラム、２２………第２ダイアフラム、２４………センターシャフト、２６………可動部、２８………感圧素子、２９………接着剤、３０………ボス部、３２ａ、３２ｂ………支持棒（ガイドシャフト）、３４………ハーメ端子、７０………第１の固定台座、７２………第１貫通孔、７４………ネジ穴、７６………第２貫通孔、８０………第２の固定台座、８２………固定部、８３………第１貫通孔、８４………取り付け部、８５………ボルト、８６………第２貫通孔、８７………ネジ穴、９０………平板、９２………ネジ、９４………ダンパー、９６………リング、９８………リッド、１０１………圧力センサー、１０２………第１の圧力入口、１０３………第２の圧力入口、１０４………筐体、１０５………力伝達部材、１０６………第１のベローズ、１０７………第２のベローズ、１０８………基板、１０９………双音叉型振動子、１１０………オイル、１１１………開口部、２０１………圧力センサー、２１０………第１のベローズ２１０、２１１………第２のベローズ、２１５………振動子接着用台座、２２０………感圧素子、２２１………補強板、２５０………補強用弾性部材、３００………圧力センサー、３１０………第１ダイアフラム、３３０………中空金属ステム、３２２………第２ダイアフラム、３５０………センシング部、３５１………チップ、３６０………力伝達部材、４００………圧力センサー、４０２………パイプ。
10, 100, 500 ... Pressure sensor, 12 ... Housing, 14 ... Flange end plate (first case), 16 ... Herme terminal block, 17 ... First pressure input port, 18 ... ...... Cylindrical side wall, 19 ......... Second pressure input port, 20 ......... First diaphragm, 22 ......... Second diaphragm, 24 ......... Center shaft, 26 ......... Movable part, 28 .........
Claims (9)
前記第１及び第２のケースを互いに対向させると共に、前記第１及び第２のケースとの間の領域を内部空間とするように前記領域を取り囲む側面部材を形成する第３のケースと、
を備えたハウジングと、
前記受圧手段に立設する力伝達手段と、
感圧部と、該感圧部の両端に接続された一対の基部とを有すると共に、一方の前記基部を前記力伝達手段に、他方の前記基部を前記ハウジング内面部に固定した感圧素子と、
を有し、
前記第３のケースに周状に緩衝手段を設けたことを特徴とする力検出器。 At least one of the end plate-like first and second cases supporting the pressure receiving means;
A third case forming a side member surrounding the region such that the region between the first and second cases faces each other and the region between the first and second cases is an internal space;
A housing with
Force transmitting means standing on the pressure receiving means;
A pressure-sensitive element having a pressure-sensitive part and a pair of base parts connected to both ends of the pressure-sensitive part, wherein one of the base parts is fixed to the force transmission means and the other base part is fixed to the inner surface of the housing; ,
Have
A force detector characterized in that a buffer means is provided on the third case in a circumferential shape.
前記第１及び第２のケースを互いに対向させると共に、前記第１及び第２のケースとの間の領域を内部空間とするように前記領域を取り囲む側面部材を形成する第３のケースと、
を備えた力検出器用ハウジングであって、
前記第３のケースに周状に緩衝手段を設けたことを特徴とする力検出器用ハウジング。 At least one of the end plate-like first and second cases supporting the pressure receiving means;
A third case forming a side member surrounding the region such that the region between the first and second cases faces each other and the region between the first and second cases is an internal space;
A housing for a force detector comprising:
A force detector housing, wherein the third case is provided with a buffering means in a circumferential shape.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009160070A JP2011013190A (en) | 2009-07-06 | 2009-07-06 | Force detector and housing for force detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009160070A JP2011013190A (en) | 2009-07-06 | 2009-07-06 | Force detector and housing for force detector |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2011013190A true JP2011013190A (en) | 2011-01-20 |
Family
ID=43592230
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2009160070A Withdrawn JP2011013190A (en) | 2009-07-06 | 2009-07-06 | Force detector and housing for force detector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2011013190A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017072384A (en) * | 2015-10-05 | 2017-04-13 | アズビル株式会社 | Pressure sensor |
| WO2020079773A1 (en) * | 2018-10-17 | 2020-04-23 | Ｑ’ｚ株式会社 | Pressure meter |
| CN112857623A (en) * | 2021-01-11 | 2021-05-28 | 青岛思锐科技有限公司 | Pulling pressure sensor for car coupler and car coupler buffering device |
-
2009
- 2009-07-06 JP JP2009160070A patent/JP2011013190A/en not_active Withdrawn
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| JPWO2020079773A1 (en) * | 2018-10-17 | 2021-02-15 | Ｑ’ｚ株式会社 | Pressure gauge |
| CN112857623A (en) * | 2021-01-11 | 2021-05-28 | 青岛思锐科技有限公司 | Pulling pressure sensor for car coupler and car coupler buffering device |
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