JP3263608B2 - Underwater force sensor - Google Patents

Underwater force sensor

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JP3263608B2
JP3263608B2 JP23427496A JP23427496A JP3263608B2 JP 3263608 B2 JP3263608 B2 JP 3263608B2 JP 23427496 A JP23427496 A JP 23427496A JP 23427496 A JP23427496 A JP 23427496A JP 3263608 B2 JP3263608 B2 JP 3263608B2
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casing
force sensor
underwater
pressure
sensing
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献 大西
克己 樋口
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Nitta Corp
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Nitta Corp
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば水中構築物
の建造や検査等を行う水中作業用ロボット等に取付けて
使用され、水中でロボット等に加わる力やモーメントを
計測する単軸または多軸の水中力センサに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a single-axis or multi-axis system for measuring the force and moment applied to a robot or the like underwater, which is used, for example, by attaching it to an underwater operation robot for constructing or inspecting underwater structures. Related to underwater force sensors.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般的に使用されている気中用の力セン
サの感知電装部を用いて、水中で使用する力センサを形
成するには、その感知電装部への水の浸入を防止するシ
ール構造を採用する必要がある。しかし、ただ単にOリ
ングでシールしても正確な検知ができない。
2. Description of the Related Art In order to form a force sensor for use in water by using a sensing electric unit of a commonly used air force sensor, it is necessary to prevent water from entering the sensing electric unit. It is necessary to adopt a seal structure. However, accurate detection cannot be performed even if the seal is simply performed with an O-ring.

【0003】すなわち、単にシールをしただけの構成に
おいては、力センサ内に空気が残っているので、水深の
変化などにより力センサ外部の圧力が変化するに伴い、
力センサ内外の圧力差によって、この差圧に感知電装部
の水圧を受ける負荷部の面積を掛け算した力が、力セン
サの軸方向に作用する力として検出されてしまうので、
正確な計測ができないものである。
[0003] That is, in a configuration in which the seal is merely sealed, air remains in the force sensor, and as the pressure outside the force sensor changes due to a change in water depth or the like,
Due to the pressure difference between the inside and outside of the force sensor, the force obtained by multiplying this differential pressure by the area of the load portion receiving the water pressure of the sensing electrical unit is detected as the force acting in the axial direction of the force sensor,
An accurate measurement cannot be made.

【0004】そこで、本発明者は鋭意研究の結果、図4
の原理図に示される構成の水中力センサを最近に至り開
発した。この先行技術に係る水中力センサは、防水性の
あるケーシング1に感知電装部2を、この電装部2が有
する負荷部2aがケーシング1の外面に露出する状態に
収容するとともに、負荷部2aとケーシング1との間を
Oリング等の摺動シール3でシールするとともに、ケー
シング1の一部に平らな弾性体製の膜4を使った内外圧
力調節機構を設け、かつ、ケーシング1内に導電性がな
い液体5を充填した構成をなしている。
[0004] The inventor of the present invention has conducted intensive studies, and as a result, FIG.
We have recently developed a submersible force sensor with the structure shown in the principle diagram. The underwater force sensor according to this prior art accommodates a sensing electrical unit 2 in a waterproof casing 1 in a state where a load unit 2a of the electrical unit 2 is exposed on an outer surface of the casing 1, and includes the load unit 2a The casing 1 is sealed with a sliding seal 3 such as an O-ring, and a part of the casing 1 is provided with an internal / external pressure adjusting mechanism using a flat elastic film 4. The liquid 5 having no property is filled.

【0005】この構成の水中力センサの使用において、
外部の圧力(水圧)が変化すると、水中力センサの最も
柔らかい箇所である内外圧力調節機構をなす弾性膜4に
前記圧力の変化が作用することで、この膜4が弾性変形
される。それにより、例えば外部の水圧が増えた場合に
は前記弾性膜4が図4に示すようにケーシング1の内側
に突出するように変形して、ケーシング1内の液体を圧
縮して、ケーシング1の外部と内部との圧力差を零にす
る。このような圧力補償により、外部の圧力を感知電装
部2の負荷部2aにおいて正確に受けることができるた
め、外部の圧力変化が水中力センサの出力に影響しない
ようにできる。
In the use of the underwater force sensor having this configuration,
When the external pressure (water pressure) changes, the above-mentioned change in pressure acts on the elastic film 4, which is the softest part of the underwater force sensor, and serves as an internal / external pressure adjusting mechanism, whereby the film 4 is elastically deformed. Thereby, for example, when the external water pressure increases, the elastic film 4 is deformed so as to protrude inside the casing 1 as shown in FIG. Reduce the pressure difference between the outside and the inside to zero. With such pressure compensation, since the external pressure can be accurately received by the load unit 2a of the sensing electric unit 2, it is possible to prevent the external pressure change from affecting the output of the underwater force sensor.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記先行技
術に係る水中力センサに水中で外部から加わった力やモ
ーメントは、ケーシング1内の感知電装部2だけではな
く、摺動シール3を介してケーシング1にも伝達され
る。しかし、前記先行技術に係る水中力センサは、ケー
シング1とその外面に露出する感知電装部2の負荷部2
aとの間をOリングを用いた摺動シール3でシールして
いるため、この摺動シール3での抵抗が大きい。そのた
め、外部から加わった力やモーメントの一部は摺動シー
ル3での抵抗に基づく損失となり、前記力やモーメント
のすべてがケーシング1内の感知電装部2に伝わらない
から、水中において加わる力やモーメントを正確に計測
できないという問題がある。
By the way, the force and moment applied from the outside to the underwater force sensor according to the prior art underwater not only through the sensing electrical unit 2 in the casing 1 but also through the sliding seal 3. It is also transmitted to the casing 1. However, the underwater force sensor according to the prior art includes a casing 1 and a load unit 2 of a sensing electrical unit 2 exposed on an outer surface thereof.
Since the sliding seal 3 using an O-ring seals the gap between the sliding seal 3 and the a, the resistance of the sliding seal 3 is large. Therefore, a part of the force or moment applied from the outside becomes a loss based on the resistance in the sliding seal 3, and not all of the force or moment is transmitted to the sensing electrical unit 2 in the casing 1. There is a problem that the moment cannot be measured accurately.

【0007】また、前記先行技術に係る水中力センサ
は、感知電装部2を水から保護するための防水をなす摺
動シール3を設けている他に、ケーシング1内外の圧力
を均等に保つ内外圧力調節機構をなす弾性膜4をケーシ
ング1に取付けた構成であるため、部品点数が多く、構
造が複雑であるという問題もある。したがって、本発明
が解決しようとする課題は、構造が簡単で、かつ、正確
な計測ができる水中力センサを得ることにある。
The underwater force sensor according to the prior art is provided with a sliding seal 3 for waterproofing to protect the sensing electrical unit 2 from water. Since the configuration is such that the elastic film 4 constituting the pressure adjusting mechanism is attached to the casing 1, there are also problems that the number of parts is large and the structure is complicated. Therefore, an object of the present invention is to provide an underwater force sensor having a simple structure and capable of performing accurate measurement.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】前記課題を達成するため
に、請求項1の発明は、図1の原理図に示すようにケー
シング11と、このケーシング11外に露出される負荷
部12aを有して前記ケーシング11に収容された感知
電装部12と、前記負荷部12aと前記ケーシング11
との間をシールして設けられて前記ケーシング11内外
の境界をなすとともに前記ケーシング11の内側に向け
て突出する環形の凹状変形部13aを有する弾性体製の
圧力調整膜13と、前記ケーシング11内に充填された
非導電性の液体14と、を具備したものである。
In order to achieve the above-mentioned object, the invention of claim 1 has a casing 11 and a load portion 12a exposed outside the casing 11, as shown in the principle diagram of FIG. And the sensing electrical unit 12 housed in the casing 11, the load unit 12a and the casing 11
A pressure adjusting film 13 made of an elastic body having a ring-shaped concave deforming portion 13a forming a boundary between the inside and the outside of the casing 11 and projecting toward the inside of the casing 11; And a non-conductive liquid 14 filled therein.

【0009】この請求項1の発明において、ケーシング
11とそれに収容された感知電装部12の負荷部12a
とにわたって設けられた圧力調整膜13は、ケーシング
11をシールして、この発明の水中力センサ内部の電装
品を水から保護する。さらに、圧力調整膜13は、負荷
部12aを軸方向に摺動することなく、水中力センサ外
部の圧力に応じて可撓変形しケーシング11内部に充填
された非導電性液体14を圧縮または膨脹させて、ケー
シング11内外の圧力差を零にする。したがって、圧力
調整膜13は、ケーシング11に対するシールとケーシ
ング11内外の圧力差をなくす内外圧力調節機構とを兼
用する。
According to the first aspect of the present invention, the casing 11 and the load portion 12a of the sensing electrical unit 12 accommodated therein.
The pressure regulating film 13 provided over the casing seals the casing 11 and protects the electric components inside the underwater force sensor of the present invention from water. Further, the pressure adjusting film 13 compresses or expands the non-conductive liquid 14 which is flexibly deformed according to the pressure outside the hydrodynamic sensor and fills the inside of the casing 11 without sliding the load portion 12a in the axial direction. Thus, the pressure difference between the inside and outside of the casing 11 is reduced to zero. Therefore, the pressure adjusting film 13 also serves as a seal for the casing 11 and an internal / external pressure adjusting mechanism for eliminating a pressure difference between the inside and the outside of the casing 11.

【0010】そして、外部の圧力に応じた圧力調整膜1
3の可撓変形は、主として環形の凹状変形部13aにお
いてなされるが、この変形部13aはケーシング11内
に突出しているから、その可撓変形において、水中力セ
ンサの軸方向には変形せずに前記センサの周方向に変形
し、その変形に伴い感知電装部12を引っ張る等余分な
力やモーメントを発生することがない。そのため、負荷
部12aに加わった外部の力やモーメントを、ロスされ
ることなく正確に感知電装部12に伝達できる。
[0010] Then, a pressure adjusting film 1 corresponding to an external pressure.
The flexible deformation of No. 3 is mainly performed at the annular concave deformed portion 13a, but since this deformed portion 13a protrudes into the casing 11, the flexible deformation does not deform in the axial direction of the underwater force sensor. The sensor does not deform in the circumferential direction and does not generate extra force or moment such as pulling the sensing electrical unit 12 due to the deformation. Therefore, the external force or moment applied to the load portion 12a can be accurately transmitted to the sensing electric device 12 without loss.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、図2および図3を参照して
本発明の第1の実施の形態を説明する。図2は第1の実
施の形態に係る水中力センサの構成を示す側面図、図3
は第1の実施の形態に係る水中力センサの構成を図2中
矢印Z方向から見て一部を切り欠いて示した矢視図であ
り、これらの図中21は防水性のあるケーシングであ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 2 is a side view showing the configuration of the underwater force sensor according to the first embodiment, and FIG.
2 is a partially cutaway view of the configuration of the underwater force sensor according to the first embodiment when viewed from the direction of arrow Z in FIG. 2, and 21 in these figures denotes a waterproof casing. is there.

【0012】このケーシング21は、リング状をなすケ
ーシング主部21aと、この主部21aの周面から突出
されたケーシング突出部21bとを有している。ケーシ
ング主部21aの一端開口縁には、その内側に突出する
内向きフランジ22が突設され、このフランジ22には
膜取付け溝22aが形成されている。この溝22aはケ
ーシング主部21aの周方向に沿う環状をなしている。
The casing 21 has a casing main part 21a having a ring shape, and a casing projecting part 21b projecting from a peripheral surface of the main part 21a. An inward flange 22 protruding inward from one end opening edge of the casing main portion 21a is provided, and a film mounting groove 22a is formed in the flange 22. The groove 22a has an annular shape along the circumferential direction of the casing main part 21a.

【0013】ケーシング21のケーシング主部21a内
側には、水中において作用する力(水圧)やモーメント
を感知する感知電装部23が収容されている。電装部2
3は、円板状の固定部24と、これよりも小径な負荷部
25と、これら両部24、25を中心部において一体に
接続した感知部26と、この感知部26を取囲んで前記
両部24、25を一体に接続した側壁部27とを備えて
いる。負荷部25はその周部に段差部25aを有してい
る。感知部26の内周面には図示しない歪みゲージが貼
り付けられている。このゲージは、負荷部25が受ける
水中での力やモーメントにしたがう感知部26の歪みを
検出して、その歪み量に応じた電気量(電圧)に変換し
て出力するようになっている。側壁部27はその内外を
連通する通孔27aを有している。
Inside the casing main portion 21a of the casing 21, a sensing electrical unit 23 for sensing a force (water pressure) or a moment acting in water is accommodated. Electrical part 2
Reference numeral 3 denotes a disk-shaped fixing portion 24, a load portion 25 having a smaller diameter than this, a sensing portion 26 in which these two portions 24, 25 are integrally connected at a central portion, and a surrounding portion surrounding the sensing portion 26. And a side wall portion 27 connecting both portions 24 and 25 integrally. The load section 25 has a step 25a on its periphery. A strain gauge (not shown) is attached to the inner peripheral surface of the sensing unit 26. This gauge detects the distortion of the sensing unit 26 according to the underwater force or moment received by the load unit 25, converts the distortion into an electric quantity (voltage) according to the amount of the distortion, and outputs it. The side wall portion 27 has a through hole 27a communicating the inside and outside thereof.

【0014】この感知電装部23は、固定部24の外周
面がケーシング主部21aの内周面に接するようにケー
シング21に収容されて、複数本のボルト28によって
ケーシング主部21aに固定されている。ケーシング主
部21aと固定部24との間には、これらの間をシール
するためのOリング等のシール手段29が設けられてい
る。こうした感知電装部23の取付けによって、図3に
示されるように固定部24はケーシング主部21aの背
面側開口を液密に塞いでケーシング21外に露出して配
置され、かつ、負荷部25は前記内向きフランジ22の
内側に間隔を置いて設けられるとともにその正面をケー
シング21外に露出して配置される。
The sensing electrical unit 23 is accommodated in the casing 21 such that the outer peripheral surface of the fixing unit 24 is in contact with the inner peripheral surface of the casing main part 21a, and is fixed to the casing main part 21a by a plurality of bolts 28. I have. Sealing means 29 such as an O-ring is provided between the casing main portion 21a and the fixing portion 24 to seal between them. As shown in FIG. 3, the fixing portion 24 is disposed so as to be exposed outside the casing 21 by closing the rear opening of the casing main portion 21 a in a liquid-tight manner, and the load portion 25 It is provided at an interval inside the inward flange 22 and is arranged so that its front surface is exposed outside the casing 21.

【0015】前記内向きフランジ22と段差部25aと
は同じ高さ位置にある。内向きフランジ22には、それ
をケーシング21の正面側から覆うリング型のケーシン
グ蓋30が複数本のボルト31によって固定されてい
る。同様に、段差部25aにも、それをケーシング21
の正面側から覆うリング型の感知部蓋32が複数本のボ
ルト33によって固定されている。前記両蓋30、32
間にはリング形の隙間Gが形成されている。
The inward flange 22 and the step 25a are at the same height. A ring-shaped casing lid 30 that covers the inward flange 22 from the front side of the casing 21 is fixed by a plurality of bolts 31. Similarly, the step portion 25a is also provided with the casing 21.
A ring-shaped sensing portion cover 32 that covers from the front side of is fixed by a plurality of bolts 33. The two lids 30, 32
A ring-shaped gap G is formed between them.

【0016】ケーシング21と負荷部25との間をシー
ルする圧力調整膜34がケーシング21と負荷部25と
わたって取付けられている。詳しくは、圧力調整膜34
は、リング状をなし、その一端部の厚肉なベース端部3
4a以外の部分は弾性変形が自在な薄肉であるととも
に、中間部に折り曲げられた環形の凹状変形部34bを
有している。この圧力調整膜34はゴムまたはそれに類
似の弾性体からなるものであって、そのベース端部34
aを前記膜取付け溝22aに嵌入して内向きフランジ2
2とケーシング蓋30との間に挟着されるとともに、薄
肉な他端部を段差部25aと感知部蓋32との間に挟着
されて取付けられている。なお、ボルト33は前記薄肉
な他端部を通って段差部25aに螺合されている。この
取付けによって、圧力調整膜34はケーシング21の内
外の境界をなして設けられる。
A pressure adjusting film 34 for sealing between the casing 21 and the load 25 is attached across the casing 21 and the load 25. Specifically, the pressure adjusting film 34
Has a thick base end 3 at one end.
The portion other than the portion 4a is thin and elastically deformable, and has an annular concave deformed portion 34b bent at an intermediate portion. The pressure adjusting film 34 is made of rubber or an elastic material similar thereto, and has a base end 34.
a into the membrane mounting groove 22a so that the inward flange 2
2 and the casing lid 30, and the other thin end is sandwiched and attached between the step 25 a and the sensing part lid 32. The bolt 33 is screwed into the step 25a through the other thin end. With this attachment, the pressure adjusting film 34 is provided as a boundary between the inside and the outside of the casing 21.

【0017】凹状変形部34bは、ケーシング21の内
側に向けて軸方向に突出する、言い換えれば、固定部2
4に向けて突出されている。この変形部34bは、その
断面が略U字形状ないしは略V字形状であって、しか
も、その全体にわたり略階段状のびだを有していて可撓
変形がより容易にできるようにしてある。
The concave deforming portion 34b protrudes in the axial direction toward the inside of the casing 21, in other words, the fixing portion 2b.
4 protruding. The deformed portion 34b has a substantially U-shaped or substantially V-shaped cross section, and has a substantially step-shaped bent over the entirety thereof so that flexible deformation can be more easily performed.

【0018】前記ケーシング突出部21bには、感知部
26へ電力を供給したり、感知部26で得た電気信号を
外部に導くためのコネクタ35が取付けられている。こ
のコネクタ35には単独でシールされるタイプのものが
使用されており、それによってケーシング21のシール
性を損なわないようにしてある。
A connector 35 for supplying electric power to the sensing unit 26 and guiding an electric signal obtained by the sensing unit 26 to the outside is attached to the casing protrusion 21b. The connector 35 is of a type that is sealed independently, so that the sealing performance of the casing 21 is not impaired.

【0019】さらに、ケーシング突出部21bにはケー
シング主部21aの内部と外部とを連通するとともに電
線等も通される通路36が開けられており、この通路3
6のケーシング突出部21b側端部は通常プラグ37で
水密的に閉じられている。また、ケーシング21内には
シリコンオイル等の水よりも比重が重く、かつ、導電性
がない液体38が充填されている。
Further, a passage 36 is formed in the casing projecting portion 21b so as to communicate between the inside and the outside of the casing main portion 21a and to pass wires and the like.
The end of the casing 6 on the side of the casing projecting portion 21b is normally closed by a plug 37 in a watertight manner. The casing 21 is filled with a liquid 38 having a specific gravity higher than that of water such as silicon oil and having no conductivity.

【0020】前記通路36は液体38を充填する際に使
用される。そして、この液体38の充填と充填後におけ
る通路36へのプラグ37の施線作業は、液体38の中
で行われるものであって、それにより、ケーシング21
内に空気が残ることを防止して、液体38がケーシング
21内に充填されるようになっている。
The passage 36 is used for filling a liquid 38. The filling of the liquid 38 and the wiring operation of the plug 37 to the passage 36 after the filling are performed in the liquid 38, whereby the casing 21
The liquid 38 is filled in the casing 21 so as to prevent air from remaining inside.

【0021】前記構成の力センサにおいて、そのケーシ
ング21とそれに収容された感知電装部23の固定部2
4との間に挟着されたOリング等のシール手段29でシ
ールされているから、この部分からケーシング21内に
水が浸入することはない。そして、それ自体がシール材
である弾性体からなる圧力調整膜34の厚肉な一端部
(ベース端部34a)をケーシング21の内向きフラン
ジ22とケーシング蓋30との間に挟み込み固定したの
で、この部分からケーシング21内に水が浸入すること
はないとともに、圧力調整膜34の薄肉な他端部を負荷
部25の段差部25aと感知部蓋32との間に挟み込み
固定したので、この部分からケーシング21内に水が浸
入することはない。
In the force sensor having the above-described structure, the casing 21 and the fixing portion 2 of the sensing electric unit 23 accommodated therein are provided.
4 is sealed by a sealing means 29 such as an O-ring sandwiched between the casing 4 and water. The thick end (base end 34a) of the pressure adjusting film 34, which is itself made of an elastic body and is a sealing material, is sandwiched and fixed between the inward flange 22 of the casing 21 and the casing lid 30. Water does not enter the casing 21 from this portion, and the other thin end of the pressure adjusting film 34 is sandwiched and fixed between the step portion 25a of the load portion 25 and the sensing portion lid 32. Water does not enter the casing 21 from the inside.

【0022】したがって、この力センサの感知電装部2
3における感知部26は、ケーシング21、シール手段
29、および圧力調整膜34に囲まれてシールされ、感
知部26への水の浸入が防止されるので、この力センサ
は水中で使用できる。例えば、水中構築物の建造や検査
等を行う水中作業用ロボット等に取付けて使用され、水
中でロボット等に加わる力やモーメントを計測する。
Therefore, the sensing electrical unit 2 of this force sensor
The sensor 26 in FIG. 3 is sealed by being surrounded by the casing 21, the sealing means 29, and the pressure adjusting film 34 to prevent water from entering the sensor 26, so that the force sensor can be used underwater. For example, it is used by being attached to an underwater work robot or the like that performs construction or inspection of an underwater structure, and measures a force or moment applied to the robot or the like underwater.

【0023】この水中力センサの水中での使用において
は、感知電装部23の固定部24および負荷部25が夫
々ケーシング21の外部に露出しているため、水中でケ
ーシング21外から加わる力やモーメントは、シール等
の余分な部材を介することなく直接感知電装部23の感
知部26に伝達される。それにより感知部26が歪むに
伴い、その歪み量を感知部26の内面に貼られた歪みゲ
ージが検出して、前記歪み量に応じた電気量として前記
力やモーメントが計測されるものである。
When the underwater force sensor is used underwater, the fixing portion 24 and the load portion 25 of the sensing electrical unit 23 are exposed to the outside of the casing 21, respectively. Is directly transmitted to the sensing unit 26 of the sensing electrical unit 23 without passing through an extra member such as a seal. Accordingly, as the sensing unit 26 is distorted, the amount of distortion is detected by a strain gauge attached to the inner surface of the sensing unit 26, and the force or moment is measured as an electric amount corresponding to the amount of distortion. .

【0024】ところで、こうした計測においてケーシン
グ21内には非導電性の液体38が充填されているか
ら、水深の変化等により水中力センサ外部の圧力が変化
しても、それがセンサ出力に影響を与えることはない。
In such a measurement, since the casing 21 is filled with the non-conductive liquid 38, even if the pressure outside the underwater force sensor changes due to a change in water depth or the like, it does not affect the sensor output. I will not give.

【0025】つまり、センサ外部の圧力(水圧)が変化
すると、水中力センサの最も柔らかい箇所である内外圧
力調節機構をなす弾性体製の圧力調整膜34に前記圧力
の変化が作用することで、圧力調整膜34の凹状変形部
34bが主として可撓変形される。それにより、例えば
センサ外部の水圧が増えた場合には、その圧力上昇分に
応じて圧力調整膜34の凹状変形部34bが膨らむよう
に変形して、ケーシング21内の液体38を圧縮するの
で、ケーシング21の外部と内部との圧力差を零にでき
る。また、この逆に、センサ外部の圧力が減った場合に
は、その圧力低下分に応じて圧力調整膜34の凹状変形
部34bが萎むように可撓変形して、ケーシング21内
の液体38の膨脹を許すので、ケーシング21の外部と
内部との圧力差を零にできる。
That is, when the pressure (water pressure) outside the sensor changes, the change in the pressure acts on the pressure adjusting film 34 made of an elastic body, which is the softest part of the underwater force sensor, and serves as an internal and external pressure adjusting mechanism. The concave deformed portion 34b of the pressure adjusting film 34 is mainly deformed flexibly. Thereby, for example, when the water pressure outside the sensor increases, the concave deformed portion 34b of the pressure adjusting film 34 is deformed so as to expand according to the increase in the pressure, and compresses the liquid 38 in the casing 21. The pressure difference between the outside and the inside of the casing 21 can be made zero. Conversely, when the pressure outside the sensor decreases, the concave deformed portion 34b of the pressure adjusting film 34 is flexibly deformed so as to wither in accordance with the pressure decrease, and the liquid 38 in the casing 21 expands. Therefore, the pressure difference between the outside and the inside of the casing 21 can be reduced to zero.

【0026】このようなセンサ外部の圧力変化に対する
ケーシング21内部の圧力補償により、外部の圧力のみ
を感知電装部23の負荷部25等で正確に受けることが
できるため、外部の圧力変化が水中力センサの出力に影
響しないようにできる。
Since the pressure inside the casing 21 is compensated for the pressure change outside the sensor, only the external pressure can be accurately received by the load unit 25 of the sensing electrical unit 23 and the like. It does not affect the output of the sensor.

【0027】しかも、前記圧力補償をする凹状変形部3
4bの動作において余分な力やモーメントを負荷部25
に与えることを防止できる。つまり、既に述べたように
外部の圧力変化に応じた圧力調整膜34の可撓変形は、
主として環形の凹状変形部34bにおいてなされるが、
この変形部34bはケーシング21内に軸方向に突出し
ているから、その可撓変形において、水中力センサの軸
方向には変形せずに前記センサの周方向に変形する。
Moreover, the concave deforming portion 3 for compensating the pressure is provided.
4b, an extra force or moment is applied to the load portion 25.
Can be prevented. That is, as described above, the flexible deformation of the pressure adjusting film 34 according to the external pressure change is
Although mainly performed in the annular concave deformed portion 34b,
Since the deformed portion 34b protrudes in the axial direction into the casing 21, it does not deform in the axial direction of the underwater force sensor but deforms in the circumferential direction of the underwater force sensor in its flexible deformation.

【0028】そのため、凹状変形部34bの変形に伴い
感知電装部23の負荷部25を引っ張る等余分な力やモ
ーメントを発生することがなく、感知電装部23の外力
に応じた歪み変形を妨げることがない。
Therefore, no extra force or moment such as pulling the load portion 25 of the sensing electric device 23 is generated due to the deformation of the concave deforming portion 34b, and the deformation of the sensing electric device 23 according to the external force is prevented. There is no.

【0029】以上のようにケーシング21の内外の圧力
差を零に保持できることと相俟って、そのための圧力調
整膜34における凹状変形部34bでの可撓変形が負荷
部25に余分な力やモーメントを与えることを防止でき
る。したがって、水中においてセンサ外部から負荷部2
5に加わった外部の力やモーメントの一部が圧力調整膜
34を介してケーシング21に伝達されてロスされるこ
とがなくなるから、センサ外部の圧力変化に拘らず、前
記センサ外部から加わった力やモーメントを正確に感知
電装部23において計測することができる。
As described above, in addition to the fact that the pressure difference between the inside and the outside of the casing 21 can be maintained at zero, the flexible deformation of the pressure adjusting film 34 at the concave deformed portion 34b causes an extra force or Applying a moment can be prevented. Therefore, in the water, the load 2
5 is transmitted to the casing 21 via the pressure adjusting film 34 and is not lost, so that the force applied from the outside of the sensor regardless of the pressure change outside the sensor. And the moment can be accurately measured in the sensing electrical unit 23.

【0030】また、この水中力センサにおいては、既に
説明したようにケーシング21と感知電装部23の負荷
部25との間にわたって設けられた圧力調整膜34は、
これらケーシング21と負荷部25との間のシールをす
るとともに、ケーシング21内外の圧力差をなくす内外
圧力調節機構とを兼用している。したがって、シールと
内外圧力調節機構とを別々に設けた従来の構成に比較し
て、部品点数が削減され、構造を簡単にできる。
Further, in this underwater force sensor, as described above, the pressure adjusting film 34 provided between the casing 21 and the load 25 of the sensing electrical unit 23 is
In addition to sealing between the casing 21 and the load portion 25, the casing 21 also serves as an internal / external pressure adjusting mechanism for eliminating a pressure difference between the inside and the outside of the casing 21. Therefore, the number of components is reduced and the structure can be simplified as compared with the conventional configuration in which the seal and the internal / external pressure adjusting mechanism are separately provided.

【0031】[0031]

【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、以下に記載されるような効果を奏する。請求項
1の発明によれば、ケーシングとこのケーシング外に露
出する感知電装部の負荷部との間をシールする圧力調整
膜によって、ケーシングに対するシールとケーシング内
外の圧力差をなくす内外圧力調節機構とを兼用する構成
であるから、部品点数が削減され、構造を簡単にでき
る。その上、負荷部に加わった外部の力やモーメントが
ロスされることなく感知電装部に伝達される構成である
から、正確な計測をすることができる。
The present invention is embodied in the form described above and has the following effects. According to the first aspect of the present invention, an internal / external pressure adjusting mechanism for eliminating a pressure difference between the casing and the casing and a casing by a pressure regulating film for sealing between the casing and the load portion of the sensing electrical unit exposed outside the casing. , The number of parts is reduced, and the structure can be simplified. In addition, since the external force or moment applied to the load unit is transmitted to the sensing electrical unit without loss, accurate measurement can be performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態に係る水中力センサ
の構成を示す原理図。
FIG. 1 is a principle diagram showing a configuration of a submersible force sensor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】第1の実施の形態に係る水中力センサの構成を
示す側面図。
FIG. 2 is a side view showing the configuration of the underwater force sensor according to the first embodiment.

【図3】第1の実施の形態に係る水中力センサの構成を
図2中矢印Z方向から見て一部を切り欠いて示した矢視
図。
FIG. 3 is a partially cutaway view of the configuration of the underwater force sensor according to the first embodiment when viewed from the direction of arrow Z in FIG. 2;

【図4】本発明の先行技術に係る水中力センサの構成を
示す原理図。
FIG. 4 is a principle view showing a configuration of a underwater force sensor according to the prior art of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11、21…ケーシング、 12、23…感知電装部、 12a、25…負荷部、 13、34…圧力調整膜、 13a、34b…凹状変形部、 14、38…液体。 11, 21 ... casing, 12, 23 ... sensing electric part, 12a, 25 ... load part, 13, 34 ... pressure adjusting film, 13a, 34b ... concave deformed part, 14, 38 ... liquid.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭59−187734(JP,U) 実開 昭56−79810(JP,U) 実開 昭62−62941(JP,U) 実公 昭50−15505(JP,Y1) 実公 昭39−36730(JP,Y1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01L 1/26 G01L 1/22 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References Japanese Utility Model Sho 59-187734 (JP, U) Japanese Utility Model Sho 56-79810 (JP, U) Japanese Utility Model Sho 62-62941 (JP, U) Japanese Utility Model Sho 50- 15505 (JP, Y1) Jikken 39-36730 (JP, Y1) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G01L 1/26 G01L 1/22

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ケーシングと、 このケーシング外に露出される負荷部を有して前記ケー
シングに収容された感知電装部と、 前記負荷部と前記ケーシングとの間をシールして設けら
れて前記ケーシング内外の境界をなすとともに前記ケー
シングの内側に向けて突出する環形の凹状変形部を有す
る弾性体製の圧力調整膜と、 前記ケーシング内に充填された非導電性の液体と、 を具備した水中力センサ。
1. A casing, a sensing electrical unit having a load portion exposed outside the casing and housed in the casing, and a casing provided between the load portion and the casing so as to be sealed. A pressure regulating film made of an elastic body having an annular concave deforming portion forming an inner / outer boundary and protruding toward the inside of the casing; and a non-conductive liquid filled in the casing. Sensor.
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