JP5833936B2 - Pressure sensor - Google Patents
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本発明は、圧力センサに関し、特に、圧力検出素子を収容した受圧空間に液体を封入した液封入式の圧力センサに関する。 The present invention relates to a pressure sensor, and more particularly to a liquid-filled pressure sensor in which a liquid is sealed in a pressure-receiving space that houses a pressure detection element.
従来、圧力検出素子が収容された受圧空間内に液体を封入し、外部から圧力検出室に加えられた圧力を液体を介して圧力検出素子に伝えることで、圧力検出素子から外部圧力に応じた電圧信号を出力する圧力センサが種々提案されている。 Conventionally, a liquid is enclosed in a pressure receiving space in which a pressure detection element is accommodated, and pressure applied from the outside to the pressure detection chamber is transmitted to the pressure detection element via the liquid, so that the pressure detection element responds to the external pressure. Various pressure sensors that output voltage signals have been proposed.
上記液封入式圧力センサの一例として、特許文献1には、受圧空間に液体を注入した後封止する1つのオイル封入孔(以下、「封入孔」という)と、センサチップを中心とした同一円周上に配置される複数のハーメチック用の孔(以下、「リード孔」という)が形成されたベース板(以下、「ベース」という)が記載されている。
As an example of the above-described liquid-sealed pressure sensor,
このような圧力センサを製造する場合には、ベースに封入孔と複数のリード孔とを形成し、各リード孔にはリードピンとその間隙を埋めるハーメチックシール用の円筒状ガラスとを装着し、加熱等により各々固着して各孔を密閉し、またオイル封入後においては、封入孔に封入球を装着して溶接等によりこれを封止、固着する。 When manufacturing such a pressure sensor, an encapsulating hole and a plurality of lead holes are formed in the base, and each lead hole is fitted with a lead pin and a cylindrical glass for hermetic sealing that fills the gap. Each of the holes is fixed by, for example, and the holes are sealed, and after the oil is sealed, a sealing ball is attached to the sealing hole and sealed and fixed by welding or the like.
上記封入孔とリード孔の封止作業の内容は、幾分異なるため、その前段階として、封入孔とリード孔のベースに対する相対的な位置関係を把握し、ベースを治具に対して所望の位置となるように載置する必要がある。これは、例えば、治具の底面に封入孔又はリード孔と嵌合する部分を形成しておき、これらを嵌合させるように回転させることなどにより実現される。 Since the contents of the sealing operation of the sealing hole and the lead hole are somewhat different, as a preliminary step, the relative positional relationship between the sealing hole and the lead hole with respect to the base is grasped, and the base is set to a desired position with respect to the jig. It is necessary to mount so that it becomes a position. This is realized, for example, by forming a portion that fits with the sealing hole or the lead hole on the bottom surface of the jig and rotating them so as to fit them.
しかし、ベースを治具に対して所望の位置に載置するために、治具に封入孔と係合する凸部を形成してこれらを嵌合させる構成を採用した場合には、封入孔の位置を画像で検知し、その結果に応じて、封入孔と上記凸部が嵌合するように、ベースを回転させるなどして治具内へ載置する必要があり、このような方法では、載置作業が煩雑で、生産性は極めて低い。 However, in order to place the base in a desired position with respect to the jig, when a configuration is adopted in which a convex portion that engages the sealing hole is formed in the jig and these are fitted, The position is detected by an image, and according to the result, the base needs to be placed in a jig by rotating the base so that the sealing hole and the convex portion are fitted. Installation work is complicated and productivity is extremely low.
これに対し、治具にリード孔と係合する凸部を形成してこれらを嵌合させる構成を採用したとしても、円筒状ガラスがリード孔に対して一律の高さとなるように挿入・装着される必要があるため、治具には、リード孔のすべてに係合する同一形状の凸部をリード孔の数の分だけ形成する必要が生じる。 On the other hand, even if a configuration is adopted in which protrusions that engage with the lead holes are formed on the jig and these are fitted, the cylindrical glass is inserted and mounted so that it has a uniform height relative to the lead holes. Therefore, it is necessary to form as many convex portions of the same shape as the number of the lead holes as engaging with all the lead holes.
そして、リード孔の配列円周上に封入孔が形成されている場合には、封入孔には治具に形成された凸部が嵌合せず、リード孔のすべてに治具に形成された凸部が嵌合する位置に載置される必要があるため、封入孔と係合する凸部を一つ形成して位置決めを行った上記場合と同様、治具に対するベースの載置作業が煩雑となる。 When the enclosing hole is formed on the circumference of the lead hole, the projecting portion formed in the jig is not fitted into the encapsulating hole, and the projecting portion formed in the jig is not fitted into the entire lead hole. Since it is necessary to be placed at the position where the part fits, the base placement work on the jig is complicated as in the case where the positioning is performed by forming one convex part that engages with the sealing hole. Become.
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、リード孔の位置を画像で検知するなどの煩雑な作業を要することなく、治具に対するベースの載置が容易で、生産性を向上させることのできる圧力センサを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problems, and it is easy to place the base on the jig without requiring a complicated operation such as detecting the position of the lead hole with an image. An object of the present invention is to provide a pressure sensor that can improve productivity.
上記目的を達成するため、本発明は、圧力検出素子と、該圧力検出素子が内面に固定されたベースと、該ベースの内面側に対向して配置された受け部材と、前記ベースと該受け部材とで挟持されたダイアフラムと、前記ベースと該ダイアフラムとの間の空間に封入された液体とを備え、前記受け部材と前記ダイアフラムとの間の空間内の圧力が、前記ダイアフラム及び該液体を介して前記圧力検出素子へ伝達される圧力センサであって、前記ベースには、前記液体を封入する際に用いる封入孔と、前記圧力検出素子と電気的に接続されるリード部材が封止部材とともに装着される複数のリード孔が、同一円周上に等間隔に設けられ、該封入孔の内径は該封止部材の外径よりも小さいことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a pressure detection element, a base on which the pressure detection element is fixed to an inner surface , a receiving member disposed to face the inner surface of the base, the base and the receiving member. A diaphragm sandwiched between members, and a liquid sealed in a space between the base and the diaphragm, and the pressure in the space between the receiving member and the diaphragm causes the diaphragm and the liquid to flow. A pressure sensor that is transmitted to the pressure detection element via the sealing hole, and the base includes a sealing hole that is used when the liquid is sealed, and a lead member that is electrically connected to the pressure detection element. A plurality of lead holes to be mounted together are provided at equal intervals on the same circumference, and the inner diameter of the sealing hole is smaller than the outer diameter of the sealing member.
好ましい態様では、前記封止部材は、ハーメチックシール用の円筒状ガラスとされる。 In a preferred embodiment, the sealing member is a cylindrical glass for hermetic sealing.
本発明によれば、治具に対するベースの載置作業を、リード孔及び封入孔の位置関係を意識することなく行うことができるので、ベースの載置に際して、封入孔の画像検知や、ベースを治具に挿入するためのワークの回転等が不要となり、製造装置を簡略化することができ、圧力センサの組立・製造効率を向上させることができる。 According to the present invention, the mounting operation of the base with respect to the jig can be performed without being aware of the positional relationship between the lead hole and the sealing hole. It is not necessary to rotate the workpiece for insertion into the jig, the manufacturing apparatus can be simplified, and the assembly / manufacturing efficiency of the pressure sensor can be improved.
加えて、封入孔とリード孔とが同一円周上に等間隔で形成されているため、ベースの強度及び耐圧性が全体的に均等であるため、ベースが破損し難く、圧力センサの耐圧性、気密性を向上させることができる。 In addition, since the sealing hole and the lead hole are formed on the same circumference at equal intervals, the base strength and pressure resistance are uniform throughout, so the base is not easily damaged, and the pressure resistance of the pressure sensor , Airtightness can be improved.
以上のように、本発明によれば、封入孔とリード孔の封止作業で必要となる治具に対するベースの載置が容易となるため、当該圧力センサの組立・製造作業が簡略化されて生産性が向上すると共に、当該圧力センサの耐圧性、気密性も向上させることができる。 As described above, according to the present invention, since the base can be easily placed on the jig required for the sealing operation of the sealing hole and the lead hole, the assembly and manufacturing work of the pressure sensor is simplified. Productivity can be improved, and pressure resistance and airtightness of the pressure sensor can be improved.
次に、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Next, an embodiment for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明に係る圧力センサの一実施の形態を示し、この圧力センサ1は、圧力検出素子2と、べース4と、ベース4に対向して配置された受け部材5と、べース4と受け部材5とで挟持されたダイアフラム6等を備える。ベース4とダイアフラム6との間の受圧空間7には、液体(オイル)が封入される。
FIG. 1 shows an embodiment of a pressure sensor according to the present invention. This
圧力検出素子2は、受圧空間7の内部でベース4に固定される。受け部材5とダイアフラム6との間には圧力導入空間としての加圧空間8が形成され、加圧空間8には流体が流入する流入管3の内部空間が連通する。
The
圧力検出素子2は、例えば、ピエゾ素子であって、このピエゾ素子は、強誘電体の一種であって圧電素子とも呼ばれ、振動や圧力等の力が加わると電圧が発生し、逆に電圧が加えられると伸縮する。
The
ベース4は、蓋状に形成され、その下面には圧力検出素子2が固定される。このベース4には、同一円周上かつ等角度(等間隔)に、1つの封入孔4aと8つのリード孔4bが穿設される。すなわち、1つの封入孔4aと8つのリード孔4bは、40度間隔で設けられる。
The
また、8つのリード孔4bはすべて同一径に形成され、封入孔4aはリード孔4bよりも若干小径に形成される。リード孔4bの内径寸法は、後述の封止部材4eが挿入可能となるように設定されている。また、封入孔4aの内径は、封止部材4eの外径よりも小さく設定されている。 The eight lead holes 4b are all formed to have the same diameter, and the sealing hole 4a is formed to have a slightly smaller diameter than the lead hole 4b. The inner diameter of the lead hole 4b is set so that a sealing member 4e described later can be inserted. The inner diameter of the sealing hole 4a is set smaller than the outer diameter of the sealing member 4e.
ベース4の封入孔4aは、受圧空間7へ液体(オイル)を注入する際に用いられるものであり、液体注入後は、その開口部をボール9によって溶接等により封じられる。リード孔4bは、リードピン(リード部材)11を挿通させた後、ハーメチックシール4cにより封止し、液体(オイル)漏れがないように密閉される。
The sealing hole 4a of the
リードピン11(11A〜11H)は、製造時の電圧補正用等に用いられる調整用リードピン11A〜11Eと、圧力検出素子2で検出された圧力に応じた電圧信号を外部に出力する等のための出力用リードピン11F〜11Hとよりなる。
The lead pins 11 (11A to 11H) are for adjusting lead pins 11A to 11E used for voltage correction at the time of manufacture and for outputting a voltage signal corresponding to the pressure detected by the
各リードピン11A〜11Hは、その下端部でワイヤ10を介して圧力検出素子2に電気的に接続される。また、図示を省略するが、出力用リードピン11F〜11Hは、その上端部で基板に接続され、基板は、さらにコネクタ及び外部出力用リード線に接続される。
Each
受け部材5は、上方が開口する皿状に形成され、中心部開口に流入管3がろう付け固定される。
The
ダイアフラム6は、その外周縁部がベース4の鍔部と受け部材5の鍔部との間に挟み込まれ、これら3つの部材4〜6は、ダイアフラム6の外周縁部が露出する外周縁部分においてレーザー溶接等によって同時に溶接され(溶接部14)、一体化される。
The outer peripheral edge of the diaphragm 6 is sandwiched between the flange of the
上記構成を有する圧力センサ1は、流入管3から流入した流体の圧力変化によって加圧空間8の圧力が変化し、ダイアフラム6を変形させる。ダイアフラム6の変形により受圧空間7の内部に封入されている液体(オイル)の圧力が変化し、その圧力変化が圧力検出素子2へ伝播する。圧力検出素子2により検出された圧力は、電圧に変換され、その際、圧力センサ1の特性に応じた所定の電圧補正がなされる。補正後の電圧信号は、出力用リードピン11F〜11H、基板及びコネクタを介して外部出力用リード線へ伝送される。
The
次に、本発明に係る圧力センサ1のベース4にリードピン11を装着してハーメチックシール4cで封止する方法について、図2及び図3を参照しながら詳細に説明する。両図の(a)〜(d)は、治具13にベース4を供給し、回転等を施した後、ベース4にリードピン11及びハーメチックシール用の封止部材4eが装着されるまでの各工程を示したものである。
Next, a method of mounting the
図2(a)に示すように、治具13は、ベース4の外周面ががた付かずに収容されるような円柱状空間を有する凹部13aを複数備える(同図には1つの凹部13aのみを示す)。この凹部13aの底面には、封入孔4aが嵌合可能となる外径寸法を備え、同一高さからなる9つの円柱状の凸部13bが、封入孔4a及びリード孔4bが配列する円周に対応する円周上に、等角度すなわち40度間隔で各々形成される。各々の凸部13bの中央部には、リードピン11を挿入するピン穴13cが凹設される。
As shown in FIG. 2 (a), the
次に、治具13に対して、ベース4を、図1(b)に示した上面4dを下にして、かつ角度を確認することなく治具13の凹部13aに投入する。この段階では、封入孔4aとリード孔4bが治具13の凸部13bに嵌合するとは限らない。
Next, the
そして、回転方向や回転角度等を考慮することなく、ベース4の上面をワークにより押圧してその摩擦力で回転させたり、又は治具13を水平方向に回転あるいは振動させたりして、治具13の凹部13a内で強制的にベース4を回転させる。このベース4の回転により、ベース4の封入孔4aとリード孔4bが治具13の凸部13bのすべてに嵌合する(図2(b))。図2(b)の例においては、ベース4は封入孔4aが左側に位置するようにして位置決めされている。
Then, without considering the rotation direction, rotation angle, etc., the upper surface of the
この場合、凸部13bに精密に嵌合されるのは封入孔4aのみであり、リード孔4bは隙間を持って凸部13bに入るが、治具13の凹部13aはベース4の外周面ががたつかない程度の大きさに形成されているので、封入孔4aの嵌合のみでベース4全体の位置が決まる。尚、ベース4の位置は、40度間隔に形成された9つの凸部13bに嵌合するように決まるのみであり、封入孔4aが治具13の特定の凸部13bに嵌合する(すなわち、治具13に対してベース4が常に特定位置となる)ようには位置決めされない。
In this case, only the sealing hole 4a is precisely fitted to the convex portion 13b, and the lead hole 4b enters the convex portion 13b with a gap, but the concave portion 13a of the
次に、図3(c)に示すように、すべてのピン穴13cにリードピン11を挿入した後、すべてのリード孔4b及び封入孔4aに対してハーメチック用のガラス(リードピン11を挿入する孔が形成された円筒状のガラスタブレット、以下「封止部材」という)4e(図3(d)参照)の挿入作業を行う。すなわち、封止部材4eの挿入作業は、挿入すべき孔がリード孔4bであるか封入孔4aであるかに関わらずに行われる。またこの挿入は、リードピン11が封止部材4eの内周部に挿入されるように行われる。
Next, as shown in FIG. 3C, after the lead pins 11 are inserted into all the pin holes 13c, the hermetic glass (the holes for inserting the lead pins 11 are inserted into all the lead holes 4b and the sealing holes 4a. The formed cylindrical glass tablet, hereinafter referred to as “sealing member”) 4e (see FIG. 3D) is inserted. That is, the insertion operation of the sealing member 4e is performed regardless of whether the hole to be inserted is the lead hole 4b or the sealing hole 4a. This insertion is performed such that the
ここで、封入孔4aの内径は、リード孔4bよりも小径であり、また封止部材4eの外径よりも小さく設計されているため、封止部材4eが封入孔4aに挿入されることはなく、無理に封止部材4eを封入孔4aに挿入しようとすると、例えば、封止部材4eの挿入用治具に所定の荷重がかかる。この挿入時の荷重をセンサ等で検知すれば、封入孔4aの位置を特定することができ、該封入孔4aに対する封止部材4eの挿入作業を中止することができる。 Here, since the inner diameter of the sealing hole 4a is smaller than the lead hole 4b and smaller than the outer diameter of the sealing member 4e, the sealing member 4e is inserted into the sealing hole 4a. If the sealing member 4e is forcibly inserted into the sealing hole 4a, for example, a predetermined load is applied to the insertion jig of the sealing member 4e. If the load at the time of insertion is detected by a sensor or the like, the position of the sealing hole 4a can be specified, and the insertion operation of the sealing member 4e into the sealing hole 4a can be stopped.
このように、封止部材4eの装着を、リード孔4bであるか否かを識別せずに作業するにも関わらず、リード孔4bに対してのみ行うことができる(図3(d))。 As described above, the sealing member 4e can be attached only to the lead hole 4b regardless of whether or not it is the lead hole 4b (FIG. 3D). .
このようにしてすべてのリード孔4bに対して封止部材4eの挿入が終了した後、封入部材4eが挿入できなかった封入孔4aからリードピン11を引き抜き、リード孔4bの封止部材4eを溶融してハーメチックシール4c(図1参照)を形成する。これにより、リード孔4bとリードピン11との間隙は完全に封止されるため、受圧空間7内に封入された液体(オイル)が、当該間隙から浸み出し、基板や外部出力リード線等を収容する空間側(不図示)へ流入することはない。
After the sealing member 4e has been inserted into all the lead holes 4b in this way, the
以上のように、上記のように構成されたベース4を用いて圧力センサ1を製造すれば、ベース4にリードピン11や封止部材4eを装着する際の、治具13に対するベース4の載置作業を回転方向及びその角度を意識することなく行うことができるため、作業工程が簡略化され、圧力センサ1の組立・製造効率が向上する。また、封入孔4aとリード孔4bとが、同一円周上に等間隔で形成されているため、ベース4は、全体的に強度及び耐圧性が均等となり、ベースが破損し難くなるため、圧力センサ1の耐圧性、気密性が向上する。
As described above, when the
尚、本実施の形態においては、治具13に形成される凹部13aは円柱状空間であるものとして説明したが、本発明はこれのみに限定とされることはなく、ベース4の外周面ががた付かずに収容されるような空間であれば、上面視矩形状とすることも可能である。
In the present embodiment, the concave portion 13a formed in the
1 圧力センサ
2 圧力検出素子
3 流入管
4 べース
4a 封入孔
4b リード孔
4c ハーメチックシール
4d 上面
4e 封止部材(タブレット)
5 受け部材
6 ダイアフラム
7 受圧空間
8 加圧空間
9 ボール
10 ワイヤ
11 リードピン
11A〜11E 調整用リードピン
11F〜11H 出力用リードピン
13 治具
13a 凹部
13b 凸部
13c ピン穴
14 溶接部
DESCRIPTION OF
5 Receiving member 6
13 Jig 13a Concave part 13b Convex part
Claims (2)
該圧力検出素子が内面に固定されたベースと、
該ベースの内面側に対向して配置された受け部材と、
前記ベースと該受け部材とで挟持されたダイアフラムと、
前記ベースと該ダイアフラムとの間の空間に封入された液体とを備え、
前記受け部材と前記ダイアフラムとの間の空間内の圧力が、前記ダイアフラム及び前記液体を介して前記圧力検出素子へ伝達される圧力センサであって、
前記ベースには、前記液体を封入する際に用いる封入孔と、前記圧力検出素子と電気的に接続されるリード部材が封止部材とともに装着される複数のリード孔が、同一円周上に等間隔に設けられ、該封入孔の内径は該封止部材の外径よりも小さいことを特徴とする圧力センサ。 A pressure sensing element;
A base having the pressure detecting element fixed to the inner surface;
A receiving member disposed to face the inner surface of the base;
A diaphragm sandwiched between the base and the receiving member;
A liquid sealed in a space between the base and the diaphragm;
A pressure sensor in which a pressure in a space between the receiving member and the diaphragm is transmitted to the pressure detection element via the diaphragm and the liquid;
The base includes a sealing hole used when sealing the liquid, and a plurality of lead holes in which a lead member electrically connected to the pressure detection element is mounted together with a sealing member on the same circumference. A pressure sensor provided at an interval, wherein an inner diameter of the sealing hole is smaller than an outer diameter of the sealing member.
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