JP7094846B2 - Pressure sensor sheet - Google Patents
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Description
本発明は、タイヤ、靴底、トラックポイントなどの接地状態を測定するための装置に使用される圧力センサーシートに関する。 The present invention relates to a pressure sensor sheet used in a device for measuring a ground contact state of a tire, a sole, a track point, or the like.
従来、タイヤの接地状態などを測定する方法として、下記特許文献1に開示された発明が知られている。この発明は、タイヤを接地させるための表面を有する基体と、前記基体の前記表面上に配されかつ複数の圧力測定点を有する圧力センサーシートと、前記圧力センサーシートの表面を覆う保護シートなどから構成され、前記圧力センサーシートは第1線状電極と第2線状電極との間に圧縮されたときの変形量に応じて電気抵抗が小さくなる樹脂が充填されている構造の発明である。
Conventionally, the invention disclosed in
そして、この樹脂の電気抵抗は、シートの外面を押圧する力が大きくなると減少する。そのため、第1線状電極と第2線状電極との平面視での交点において、シートが押圧されることにより、第1線状電極と第2線状電極との電気抵抗が小さくなる。従って、前記電気抵抗が測定されることにより、交点での樹脂に作用する力を測定することができ、タイヤの接地面形状及び接地圧分布が得られる。 Then, the electric resistance of this resin decreases as the force for pressing the outer surface of the sheet increases. Therefore, when the sheet is pressed at the intersection of the first linear electrode and the second linear electrode in a plan view, the electrical resistance between the first linear electrode and the second linear electrode becomes smaller. Therefore, by measuring the electric resistance, the force acting on the resin at the intersection can be measured, and the contact patch shape and the contact pressure distribution of the tire can be obtained.
しかしながら、タイヤによる圧力は、1トンを越える車体の重量が加わった非常大きなものであり、かつタイヤが回転した際の摩擦も非常に大きなものである。そのため、このような構造の圧力センサーシートでは、少しの回数の試験をしただけで、表面の保護シートなどが擦り減ったり、線状電極が破損したりして使用できなくなり、その度ごとに別の圧力センサーシートを調達する必要があり、大幅なコストアップに繋がっている問題があった。また、圧力センサーシート間のバラツキによる測定値の差異もあり、測定値自体の精度低下に繋がる問題もあった。 However, the pressure due to the tire is very large with the weight of the vehicle body exceeding 1 ton added, and the friction when the tire rotates is also very large. Therefore, a pressure sensor sheet with such a structure cannot be used because the protective sheet on the surface is worn out or the linear electrodes are damaged after only a few tests. There was a problem that it was necessary to procure a pressure sensor sheet for the product, which led to a significant cost increase. In addition, there is a difference in the measured value due to the variation between the pressure sensor sheets, and there is a problem that the accuracy of the measured value itself is lowered.
本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、擦り減った保護層や第一電極が破損した基板を取り外し可能であるようにし、それらを適宜交換して使用できるようにした圧力センサーシートの発明である。 The present invention has been devised in view of the above circumstances, and has made it possible to remove a substrate having a worn-out protective layer or a damaged first electrode, and to replace them as appropriate. It is the invention of the pressure sensor sheet.
すなわち、本発明の第一実施態様は、基板上に第一電極が形成され、前記第一電極上に絶縁層が形成され、前記絶縁層上に第二電極が形成され、前記第二電極上に保護層が形成され、前記保護層上から加わる圧力を算出できる圧力センサーシートであって、前記保護層または前記第一電極が形成された基板が取り外し可能であることを特徴とする圧力センサーシート、である。 That is, in the first embodiment of the present invention, the first electrode is formed on the substrate, the insulating layer is formed on the first electrode, the second electrode is formed on the insulating layer, and the second electrode is formed. A pressure sensor sheet having a protective layer formed therein and capable of calculating the pressure applied from above the protective layer, wherein the protective layer or the substrate on which the first electrode is formed is removable. ,.
また、本発明の第二実施態様は、前前記取り外し可能な保護層または第一電極が形成された基板が、基材と、自己吸着性糊または微小な吸盤層との積層体であることを特徴とする圧力センサーシート、である。また、本発明の第三実施態様は、前記絶縁層が電気粘性流体または電気吸着性ゲルからなることを特徴とする圧力センサーシート、である。また、本発明の第四実施態様は、前記保護層または第一電極の取り外しと同時に、絶縁層もあわせて取り外し可能であることを特徴とする圧力センサーシートである。また、本発明の第五実施態様は、前記取り外し可能な保護層または第一電極が形成された基板または絶縁層が、複数の積層構造からなる積層体であることを特徴とする圧力センサーシートである。また、本発明の第六実施態様は、タイヤ、靴底、トラックポイントのいずれかの接地状態を測定するための装置に使用される圧力センサーシートである。 Further, in the second embodiment of the present invention, the substrate on which the removable protective layer or the first electrode is formed is a laminate of a base material and a self-adsorbent glue or a minute suction cup layer. It is a characteristic pressure sensor sheet. A third embodiment of the present invention is a pressure sensor sheet, characterized in that the insulating layer is made of an electrorheological fluid or an electroadsorptive gel. Further, the fourth embodiment of the present invention is a pressure sensor sheet characterized in that the insulating layer can be removed at the same time as the protective layer or the first electrode can be removed. A fifth embodiment of the present invention is a pressure sensor sheet, wherein the substrate or insulating layer on which the removable protective layer or the first electrode is formed is a laminated body having a plurality of laminated structures. be. A sixth embodiment of the present invention is a pressure sensor sheet used in a device for measuring a ground contact state of any one of a tire, a shoe sole, and a track point.
本発明の圧力センサーシートは、基板上に第一電極が形成され、前記第一電極上に絶縁層が形成され、前記絶縁層上に第二電極が形成され、前記第二電極上に保護層が形成され、前記保護層上から加わる圧力を算出できる圧力センサーシートであって、前記保護層または前記第一電極が形成された基板が取り外し可能であることを特徴とする。 In the pressure sensor sheet of the present invention, a first electrode is formed on a substrate, an insulating layer is formed on the first electrode, a second electrode is formed on the insulating layer, and a protective layer is formed on the second electrode. Is a pressure sensor sheet capable of calculating the pressure applied from the protective layer, and the substrate on which the protective layer or the first electrode is formed is removable.
したがって、表面の保護シートなどが擦り減った場合でも、その表面の保護シートのみを交換するだけで、測定を継続できることができる。また、第一電極が破損して使用不能になった場合でも、その第一電極が形成された基板のみを交換するだけで、測定を継続できることができる。したがって、新たな別の圧力センサーシートを調達する必要がなく、大幅なコストダウンに繋がる効果がある。また、一つの圧力センサーシートを継続して使用できる期間が長くなるため、圧力センサーシート間のバラツキによる測定値の誤差が少なくなり、結果的に測定値自体の精度が向上する効果もある。 Therefore, even if the protective sheet on the surface is worn out, the measurement can be continued only by replacing the protective sheet on the surface. Further, even if the first electrode is damaged and becomes unusable, the measurement can be continued only by replacing the substrate on which the first electrode is formed. Therefore, there is no need to procure another new pressure sensor sheet, which has the effect of significantly reducing costs. Further, since the period during which one pressure sensor sheet can be continuously used is lengthened, the error of the measured value due to the variation between the pressure sensor sheets is reduced, and as a result, the accuracy of the measured value itself is improved.
また、保護層の場合、表面状態の異なる保護層を複数用意しておき、用途や使用目的に応じて、それに適合した保護層を適宜選択および交換できるという優れた相乗効果もある。とくに、タイヤが接する路面などの表面は二つとない種々様々な状態であり、それらの路面状態に対してどのように圧力分布が変わるのかを計測したいという需要もあり、それに応えることができるという効果がある。 Further, in the case of a protective layer, there is also an excellent synergistic effect that a plurality of protective layers having different surface conditions can be prepared, and a protective layer suitable for the protective layer can be appropriately selected and replaced according to the intended use and purpose of use. In particular, the surface of the road surface where the tires are in contact is in a variety of different conditions, and there is a demand to measure how the pressure distribution changes with respect to those road surface conditions, and the effect of being able to meet that demand. There is.
また、前記第一電極が形成された基板の場合、計測方法が異なる第一電極や構造が異なる基板を複数用意しておき、用途や使用目的に応じて、それに適合した第一電極や基板を適宜選択および交換できるという優れた相乗効果もある。とくに、靴底の圧力分布に対しては、Z軸方向の圧力値のみを精巧に計測したい場合やXY方向のせん断力値を精巧に計測したい場合など、様々な圧力分布を計測したいという需要もあり、それに応えることができるという効果がある。 Further, in the case of a substrate on which the first electrode is formed, a plurality of first electrodes having different measurement methods or substrates having different structures are prepared, and the first electrode or substrate suitable for the application or purpose of use is prepared. There is also an excellent synergistic effect of being able to select and replace as appropriate. In particular, regarding the pressure distribution of the sole, there is also a demand to measure various pressure distributions, such as when you want to precisely measure only the pressure value in the Z-axis direction or when you want to precisely measure the shear force value in the XY direction. There is an effect that it can respond to it.
また、本発明の圧力センサーシートは、前記取り外し可能な保護層または第一電極が形成された基板が、基材と、自己吸着性糊または微小な吸盤層との積層体であることを特徴とする。あるいは、前記絶縁層が電気粘性流体または電気吸着性ゲルからなることを特徴とする。したがって、圧力センサーシートから非常に容易に保護層のみを取り外したり、前記電極が形成されている絶縁層から非常に容易に第一電極が形成された基板のみを取り外したりことができる効果がある。また、保護層または第一電極の取り外しと同時に、絶縁層もあわせて取り外すこともできる効果がある。 Further, the pressure sensor sheet of the present invention is characterized in that the substrate on which the removable protective layer or the first electrode is formed is a laminate of a base material and a self-adsorbent glue or a minute suction cup layer. do. Alternatively, the insulating layer is characterized by being made of an electrorheological fluid or an electroadsorptive gel. Therefore, there is an effect that only the protective layer can be removed very easily from the pressure sensor sheet, or only the substrate on which the first electrode is formed can be removed very easily from the insulating layer on which the electrodes are formed. Further, there is an effect that the insulating layer can be removed at the same time as the protective layer or the first electrode is removed.
また、本発明の圧力センサーシートは、前記第一電極が形成された基板が、複数の積層構造からなることを特徴とする。したがって、複数の第一電極が形成された基板のうち、使用できなくなった第一電極が形成された基板のみを取り外し、新しい第一電極が形成された基板と交換するだけで、使用を継続できる効果がある。 Further, the pressure sensor sheet of the present invention is characterized in that the substrate on which the first electrode is formed has a plurality of laminated structures. Therefore, among the substrates on which a plurality of first electrodes are formed, only the substrate on which the first electrode that can no longer be used is formed and replaced with the substrate on which the new first electrode is formed can be used to continue the use. effective.
以下、本発明の実施の一形態を、図面に基づき説明する。本発明の圧力センサーシート1は、基板10上に第一電極20が形成され、前記第一電極20上に絶縁層30が形成され、前記絶縁層30上に第二電極40が形成され、前記第二電極40上に保護層50が形成され、前記保護層50の上から加わる圧力を算出できる圧力センサーシートであって、前記保護層50または前記第一電極20が形成された基板10が取り外し可能であることを特徴とする(図1、図2、図3)。あるいは、前記保護層50または基板10の取り外しと同時に、絶縁層30もあわせて取り外し可能であってもよい(図4)。なお、第一電極20と第二電極40とを入れ替えてもよい。すなわち、基板10上に第二電極40を形成し、絶縁層30上に第一電極20を形成してもよい。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the
この本発明でいう取り外し可能とは、何らかの手段を用いればそれらを別々に分離することが可能であるという意味であり、その手段や取り外しのための労力や時間は問わない。また、層の一部が分離していて完全に取り外せていなくとも、取り外した層がその本来の元々あった機能を有している場合は、その層は取り外せたものと見なす。 Detachable in the present invention means that they can be separated separately by any means, and the means and labor and time for removal are not limited. Also, even if a part of the layer is separated and cannot be completely removed, if the removed layer has the original function, the layer is considered to be removable.
取り外し可能な保護層50や基板10は、基材51に自己吸着性糊層70や微小な吸盤層71が形成されている構成が好ましい(図5参照)。このように構成されていると、非常に容易に圧力センサーシート1から保護層50や第一電極20が形成された基板10のみを剥離して取り外して交換することができるからである。また、図5のような積層構成では、基材51と微小な吸盤層71の保護層のみを取り外して交換することもできる(図2)。なお、自己吸着性糊層70や微小な吸盤層71は、図5のように基材51上の絶縁層30側に形成されている構成が好ましいが、基材51上ではなく絶縁層30上に設けてもよい。
The removable
保護層50の基材51の材質としては、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリオレフィン、シリコ-ン、フッ素、ウレタン、アクリル、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリ塩化ビニルなどの合成樹脂シートや、ポリエステル繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、セルロース繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、ポリアミド繊維などの不織布シートおよび紙、フェルトなどが挙げられる。最表面層には必要に応じてシアノアクリレートなどの紫外線硬化型樹脂からなるハードコート層やワックス層を設けてもよい。厚みは20μm~5mmの範囲で適宜選択すると良い。
The material of the
基板10の材質としては、ガラスポリイミド、ガラスエポキシ、紙エポキシ、紙フェノール、フッ素、ガラスポリフェニレンオキシド、ガラスコンポジットなどの汎用基板材料のほか、ポリイミド、ポリエステル、ポリアミドイミド、ポリサルフォン、ポリエーテルエーテルケトンなどの合成樹脂フィルム、セラミック、アルミニウムなどの金属の上に絶縁層を施した金属板などが挙げられる。厚みは30μm~4mmの範囲で適宜選択すると良い。
The material of the
自己吸着性糊層70の材質としては、ポリオールとポリイソシアネート架橋剤などからなる二液硬化型のウレタン系樹脂、スチレンブタジエンラテックス、ブタジエンゴム、ニトリルゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴムなどの合成ゴム系樹脂のほか、天然ゴム系樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂などが挙げられる。
The material of the self-
自己吸着性糊層70の形成方法は、特に限定されるわけではなく、例えばオフセット、スクリーンなどの汎用の印刷方法やリップコーター、リバースコーターなどの汎用コーターで塗工して、10~500μmの厚みで形成するとよい。
The method for forming the self-
微小な吸盤層71は、貼付する絶縁層30が平滑であれば感圧吸着する性質を有する。そして、簡単に手剥がしができ粘着剤のようにベトツキも発生しない。この微小な吸盤42は、大きさ1~500μmの吸盤状の微細孔が、1平方cm当たり0.1万個~10万個の割合で形成されたものが好ましい。吸盤のサイズが2μm未満であると接触面に柔軟に吸いつくことで気圧差から吸着効果が生じる。吸盤状の微細孔の平均の大きさが1μm未満でかつ1平方cm当たり0.1万個しか形成されていない場合や、吸盤状の微細孔の平均の大きさが500μmを越えかつ1平方cm当たり10万個を越える形成がなされている場合は、吸着力が低下することがある。
The minute
微小な吸盤層71の層の形成方法としては、合成樹脂のエマルジョン液に機械的に空気を吹き込みながら微細気泡を無数に生成させ、泡沫状の合成樹脂エマルジョン液とし、コーターや吹付けにて保護層の基材51または基板10の表面に塗布し、溶媒を飛散除去して形成するとよい。微小な吸盤層71は、保護層の基材51または基板10の厚みが50μm未満の場合は、貫通する孔状のものが好ましく、厚みが2mm以上の場合は貫通しない凹状の陥没穴形状のものが好ましい。厚みが50μm~2mmの場合はどちらの形態でも構わない。
As a method for forming the fine
エマルジョン液の合成樹脂の材質は特に限定されないが、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、フッ素樹脂、ポリアセタール樹脂、エポキシ樹脂、アルキッド樹脂、ブタジェン系合成ゴム等が挙げられ、これらは単独で使用しても2種以上を併用してもよい。中でもウレタン樹脂とガラス転移温度-10℃以下のアクリル樹脂及び/又はブタジェン系合成ゴムの混合物が好ましく、ウレタン樹脂とガラス転移温度-10~-50℃のアクリル樹脂及び/又はブタジェン系合成ゴムの混合物がより好ましい。 The material of the synthetic resin of the emulsion liquid is not particularly limited, and examples thereof include phenol resin, urethane resin, acrylic resin, polyester resin, polyolefin resin, fluororesin, polyacetal resin, epoxy resin, alkyd resin, butagen-based synthetic rubber, and the like. May be used alone or in combination of two or more. Of these, a mixture of a urethane resin and an acrylic resin having a glass transition temperature of -10 ° C or lower and / or a butagen-based synthetic rubber is preferable, and a mixture of the urethane resin and an acrylic resin and / or a butagen-based synthetic rubber having a glass transition temperature of -10 to -50 ° C. Is more preferable.
また、絶縁層30を電気粘性流体にすることにより、保護層50や基板10を取り外し可能としてもよい。電気粘性流体は、電界を印加したり除去したりすることによって粘弾性特性が可逆的に変化する流体のことであり、液晶などの単一物質からなる均一系電気粘性流体や、絶縁液体などに粒子を分散させた分散系電気粘性流体などが挙げられる。電界の印加がなされると液体状態から固体状態に変化して接着剤層としての機能が発現する。すなわち、無電界時には液状であるため基材51、11は絶縁層30から容易に取り外し可能であるが、電界の印加がなされると電気粘性流体72が固体化して基材51、11と絶縁層30とを繋ぐ接着剤層としての機能が発現する。
Further, the
電気粘性流体の層の製造方法としては、乾燥後の多孔質粒子を電気絶縁性液体の分解温度以上に維持したまま攪拌しながら電気絶縁性液体に添加することにより、多孔質粒子の近傍に存在する電気絶縁性液体を分解させて低分子量の有機化合物を生成させ、その有機化合物を多孔質粒子の表面に均一に吸着させる方法が挙げられる。 As a method for producing a layer of an electrically viscous fluid, the porous particles after drying are added to the electrically insulating liquid while being stirred while maintaining the decomposition temperature of the electrically insulating liquid or higher, so that the porous particles exist in the vicinity of the porous particles. Examples thereof include a method of decomposing an electrically insulating liquid to generate a low molecular weight organic compound and uniformly adsorbing the organic compound on the surface of the porous particles.
あるいは、絶縁層30を電気吸着性ゲル73にすることにより、保護層50や基板10を取り外し可能としてもよい。電気吸着性ゲル73は、前記電気粘性流体72に平均粒子径2~50μmの有機または無機の粒子74を加えてゲル状にしたものであり、電界の印加がなされると粒子74がゲル中に埋没し表面状態が変化する。すなわち、無電界時には、粒子74がゲル表面より突出して表面が凹凸状態になっており、他の層との接触面積が小さく、容易に剥離分離できる状態になっているが(図6(a))、電界印加をすると、粒子74の粒子間引力により粒子間距離を縮めると同時にゲルを外へ押し出し、界面の電気力によってゲルが隆起し表面はゲルのみの平滑な面一状態になり、他の層と全面に接触して吸着が発現する状態になる(図6(b))。
Alternatively, the
電気吸着性ゲル73の層の製造方法としては、シリコーンオイルなどの絶縁液体に架橋剤や白金触媒などを添加し、粒子74を添加して熱処理を施す方法が挙げられる。なお、絶縁層30の表面にザグリ状の凹凸をつけ、その絶縁層30の凹部に押圧した際の保護層50の膨らみが入ることで、絶縁層30が膨らまないようにしてもよい。ザグリ状の凹凸の形状は絶縁層30の材質や厚みによって適宜選択するとよい。なお、絶縁層30の表面にザグリ状の凹凸をつけ、その絶縁層30の凹部に押圧した際の保護層50の膨らみが入ることで、絶縁層30が膨らまないようにしてもよい。ザグリ状の凹凸の形状は絶縁層30の材質や厚みによって適宜選択するとよい。
Examples of the method for producing the layer of the electrically
また、取り外し可能な保護層50や第一電極20が形成される基板10を二層以上の複数層の積層構造にして、保護層50や基板10の一部を取り外し可能にしてもよい(図1)。また、絶縁層30を積層構造にして絶縁層30の一部を取り外し可能にしてもよい(図1)。複数層の積層構造に構成されていることで、その中で一部の層のみが破損または劣化した場合、その破損または劣化した層のみを交換するのみで済むからである。また、交換しなくともそれらの層の厚みが全体的に薄くなっただけであり、薄くなっても所定の機能を果たすことができる厚みの範囲内であれば、単に取り外したままで使用し続けることも可能である。
Further, the
保護層50や第一電極20が形成される基板10を複数層の積層構造にする方法としては、別々に製造した各々の層を必要に応じて接着剤層等を間に塗布し、それらを重ねて圧をかけて積層する方法、キャリアシートの上に各々の層を塗布により順次積層形成する方法、などが挙げられる。このように複数層に形成された場合の厚みは、合計で前述した厚みになるよう設定するのが好ましい。なお、それらの層の材質や厚みは、同じになるよう構成してもよいし異なるように構成してもよい。
As a method of forming the
例えば、保護層50を、ポリ塩化ビニル樹脂シートからなる基材51と自己吸着性糊層70からなる層と、ポリエステル繊維からなる不織布シート51からなる基材51と微小な吸盤71からなる層の積層構造にしても構わないし(図5)、絶縁層30を電気粘性流体と電気吸着性ゲル73の積層構造にしてもよい。同様に例えば、基板10を自己吸着性糊層70を形成したガラスエポキシ板からなる基材と、微小な吸盤71を形成したポリイミドフィルムからなる基材とからなる積層構造にしてもよい。このように材質や厚みが全く異なる組み合わせにすることで、各々の層の特長が活かされる効果もある.
For example, the
第一電極20の材質は、金、銀、銅、白金、パラジウム、アルミニウム、ロジウム等の金属膜のほか、これらの金属粒子を樹脂バインダーに分散させた導電ペースト膜、あるいはポリへキシルチオフェン、ポリジオクチルフルオレン、ペンタセン、テトラベンゾポルフィリンなどの有機半導体などが挙げられるが、特に限定されない。第一電極20の形成方法は、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法等で導電膜を全面形成した後にエッチングによりパターニングする方法や、スクリーン、グラビア、オフセットなどの印刷法等で直接パターン形成する方法が挙げられ、絶縁層30の下部に位置する基板10上に形成する。
The material of the
第二電極40の材質も、金、銀、銅、白金、パラジウム、アルミニウム、ロジウム等の金属膜のほか、これらの金属粒子を樹脂バインダーに分散させた導電ペースト膜あるいはポリへキシルチオフェン、ポリジオクチルフルオレン、ペンタセン、テトラベンゾポルフィリンなどの有機半導体などが挙げられるが、特に限定されない。第二電極40の形成方法も前記電極40と同様の方法で形成できるが、絶縁層30の上部に形成する。
The material of the
なお、第二電極40は、主に絶縁層30の上部に形成し、一層のみでもよいし二層以上の多層から成り立っていてもよい。第二電極40のパターンとしては、丸状、角状、線状などいずれの形状であってもよい。第二電極40の厚みは、0.1μm~100μmの範囲内で適宜選択するとよい。
The
第二電極40の各々からは配線パターンが接続され、外部にあるコントローラーと電気接続される。検出方法としては、特許文献1と同様の電気抵抗測定で圧力60を測定する方法のほか、前記第一電極20と前記第二電極40との間で発生する静電容量値の変化を検出して圧力60を検出する方法が挙げられる。とくに、前記第一電極20と複数の前記第二電極40との間で発生する静電容量値の変化を検出すれば、前記保護層50上から加わるZ軸方向の圧力60だけでなく、XY軸方向のせん断力も算出できる効果があり、好ましい。
A wiring pattern is connected from each of the
すなわち、圧力60の押圧力によって、保護層50および絶縁層30が凹状に変形し、それによって絶縁層上に形成されていた複数の第二電極40と基板10上に形成されていた第一電極20との距離が変化する。その距離の変化は、せん断力の押圧力および複数の第二電極40と第一電極20との間の静電容量値の変化とも相関性がある。したがって、複数の第二電極40と第一電極20との間の静電容量値の変化を測定すれば、間接的に加わったせん断力を測定できる。
That is, the
なお、その一点の第二電極40のXY方向の変位が、周縁のほかの第二電極40に影響を与え、それがノイズとなって測定したい静電容量値の感度に影響を与えないようにするために、保護層50や絶縁層30の表面に切り目を入れてもよい。この切り目を入れる場合は、保護層50や絶縁層30の厚みはやや厚めの500μm~5mmの範囲にするのが好ましい。切り目の形態としては、例えば点線状、破線状、長鎖線状、一点鎖線状、長二点鎖線状などが挙げられる。切れ目は一本の線であってもよいし複数の線であってもよい。切れ目の深さは、完全に貫通していてもよいし、途中までのハーフカット状であってもよい。切り目の形成方法としては、例えばトムソン刃の打ち抜き方法などが挙げられる。
It should be noted that the displacement of the
また、絶縁層30に絶縁性を維持できる範囲の割合でカーボンブラック、金、銀、ニッケルなどの導電粒子を添加して静電容量値の感度を向上させてもよい。絶縁層30が押圧された際、含有されていた導電粒子間の距離が接近して第一電極20と第二電極40との間の静電容量値が急上昇する効果があるからである。導電粒子の平均粒径は絶縁層30の厚みの10分の1以下が好ましい。
Further, conductive particles such as carbon black, gold, silver, and nickel may be added to the insulating
以下、本発明の実施例1として、タイヤの接地状態測定装置に用いた場合の圧力センサーシートについて記載する。実施例1の圧力センサーシートは、以下の手順で製造した。厚さ300μmのウレタンゴム樹脂からなる絶縁層の上面に、ピッチが1.5mm間隔でパターンが1mm正方形状の複数の第二電極をスクリーン印刷法にて銀ペーストで形成した。一方、絶縁層の下面に、35μm厚の第一電極が形成された0.1mm厚のポリイミド樹脂フィルム基板を積層して、圧力センサーシートを得た。上記複数の第二電極および第一電極は、引き出し配線を通じて静電容量値の変化を検出できるコントローラーに接続した。 Hereinafter, as Example 1 of the present invention, a pressure sensor sheet when used in a tire ground contact state measuring device will be described. The pressure sensor sheet of Example 1 was manufactured by the following procedure. A plurality of second electrodes having a pitch of 1.5 mm and a pattern of 1 mm square were formed with silver paste on the upper surface of an insulating layer made of a urethane rubber resin having a thickness of 300 μm by a screen printing method. On the other hand, a 0.1 mm thick polyimide resin film substrate on which a 35 μm thick first electrode was formed was laminated on the lower surface of the insulating layer to obtain a pressure sensor sheet. The plurality of second electrodes and the first electrode were connected to a controller capable of detecting a change in the capacitance value through a lead-out wiring.
次いで、前記絶縁層の複数の第二電極が形成された上面に、その第二電極を保護するために微小な吸盤を形成したポリエステル繊維からなる厚さ300μmの不織布シートからなる基材と変性ウレタン樹脂からなる自己吸着性糊が全面塗布形成された100μ厚のポリ塩化ビニル樹脂シートからなる基材とを、保護層として積層し圧力センサーシートを得た。この製造された圧力センサーシートを用いて、10℃の環境温度下において、タイヤ幅195mm、偏平率65%、ホイールサイズ15インチからなるラジアルタイヤの走行速度40km/時におけるテストを実施した。 Next, a base material made of a non-woven fabric sheet having a thickness of 300 μm made of a polyester fiber having a minute suction cup formed on the upper surface of the insulating layer on which a plurality of second electrodes are formed and a modified urethane. A pressure sensor sheet was obtained by laminating as a protective layer a base material made of a 100 μth thick polyvinyl chloride resin sheet on which a self-adhesive glue made of a resin was applied and formed. Using this manufactured pressure sensor sheet, a test was conducted at a running speed of 40 km / hour for a radial tire having a tire width of 195 mm, a flatness of 65%, and a wheel size of 15 inches under an environmental temperature of 10 ° C.
その測定結果は以下の通りである。テスト回数5回目まで実施し、ポリ塩化ビニル樹脂シートからなる基材を取り外し、新しいポリ塩化ビニル樹脂シートからなる基材に交換してテストしたところ、その後14回異常なくテストをすることができた。また、テスト回数12回まで実施し、不織布シートからなる基材とポリ塩化ビニル樹脂シートからなる基材を両方取り外して、新しい不織布シートからなる基材とポリ塩化ビニル樹脂シートからなる基材に交換してテストしたところ、その後10回異常なくテストをすることができた。以下の表は、その結果をまとめたものである。保護層の取り外しを一切せずにテストした結果と比較した表であり、保護層の取り外しを一切しなかった場合は、テスト回数は16回程度までであった。これらのテストはいずれも1回きりの交換であるが、交換回数を増やせば、テストできる回数は累積的に伸びることが確かめられた。
以下、本発明の実施例2として、靴底の接地状態測定装置に用いた場合の圧力センサーシートについて記載する。実施例2の圧力センサーシートは、以下の手順で製造した。ポリスチレン樹脂材料中にアゾジカーボンアミド発泡剤および平均粒径30μmのカーボンブラックを重量比10:0.6:0.1の割合で分散させ、0.5mm厚の間隙をもたせた押出成形機の間を通してシート状の絶縁層を形成した。次いで、熱を加えてビーズ発泡させながら圧力を加えて、表面にザグリ状の凹凸を付けた。この絶縁層の上面に、ピッチが1.5mm間隔でパターンが1mm正方形状の銅からなる複数の第二電極を、部分メッキ法にて全面に形成した。次いで、厚さ1mmのウレタンゴム樹脂からなるシートを保護層として積層した。 Hereinafter, as Example 2 of the present invention, a pressure sensor sheet when used in a ground contact state measuring device for shoe soles will be described. The pressure sensor sheet of Example 2 was manufactured by the following procedure. An extrusion molding machine in which an azodicarbonamide foaming agent and carbon black having an average diameter of 30 μm are dispersed in a polystyrene resin material at a weight ratio of 10: 0.6: 0.1 to provide a gap of 0.5 mm thickness. A sheet-like insulating layer was formed through the space. Next, heat was applied to foam the beads, and pressure was applied to form counterbore-like irregularities on the surface. On the upper surface of this insulating layer, a plurality of second electrodes made of copper having a pitch of 1.5 mm and a pattern of 1 mm square were formed on the entire surface by a partial plating method. Next, a sheet made of urethane rubber resin having a thickness of 1 mm was laminated as a protective layer.
一方、絶縁層の下面に、10μm厚のポリへキシルチオフェン系有機半導体からなる第一電極が形成された0.1mm厚のポリイミド樹脂フィルム基板と、同じく35μm厚の銅膜からなる第一電極が形成された1mm厚のガラスエポキシ基板とを積層して、圧力センサーシートを得た。上記複数の第二電極および第一電極は、引き出し配線を通じて静電容量値の変化を検出できるコントローラーに接続した。圧力センサーシートを得た。この製造された圧力センサーシートを用いて、20℃の環境温度下において、サイズ27cmで圧力センサーシートが取り付けられた靴を履いた試験者に歩行速度6km/時で歩行もらうテストを実施した。 On the other hand, a 0.1 mm-thick polyimide resin film substrate having a 10 μm-thick polyhexylthiophene-based organic semiconductor first electrode formed on the lower surface of the insulating layer and a 35 μm-thick copper film first electrode having the same 35 μm-thick copper film. A pressure sensor sheet was obtained by laminating the formed 1 mm thick glass epoxy substrate. The plurality of second electrodes and the first electrode were connected to a controller capable of detecting a change in the capacitance value through a lead-out wiring. Obtained a pressure sensor sheet. Using this manufactured pressure sensor sheet, a test was conducted in which a tester wearing shoes with a size of 27 cm and a pressure sensor sheet attached was allowed to walk at a walking speed of 6 km / hour under an ambient temperature of 20 ° C.
その測定結果は以下の通りである。テスト回数55回目まで実施し、ポリイミド樹脂フィルムの第一電極基板を取り外し、新しい第一電極基板に交換してテストしたところ、その後45回異常なくテストをすることができた。基板の取り外しを一切せずにテストすれば160回程度までしかテストできなかったが、ポリイミド樹脂フィルム基板1回の交換で100回までテストをすることができた。このテストは1回きりの交換であるが、交換回数を増やせば、テストできる回数は飛躍的に伸びることが確かめられた。 The measurement results are as follows. The test was carried out up to the 55th time, the first electrode substrate of the polyimide resin film was removed, replaced with a new first electrode substrate, and the test was carried out. After that, the test could be performed 45 times without any abnormality. If the test was performed without removing the substrate at all, the test could be performed only up to about 160 times, but the test could be performed up to 100 times by exchanging the polyimide resin film substrate once. This test is a one-time exchange, but it was confirmed that the number of tests that can be performed increases dramatically if the number of exchanges is increased.
以下、本発明の実施例3として、パーソナルコンピューターのトラックパットに用いた場合の圧力センサーシートについて記載する。実施例3の圧力センサーシートは、以下の手順で製造した。厚さ300μmの電気粘性流体に平均粒子径10μmの無機粒子を加えてゲル状にした電気吸着性ゲルシートからなる絶縁層の上面に、ピッチが0.6mm間隔でパターンが0.3mm正方形状の銅からなる複数の第二電極を、部分メッキ法にて全面に形成した。次いで、表面にシアノアクリレート紫外線硬化型樹脂からなるハードコート層が形成された厚さ0.1mmのポリカーボネート樹脂シートを保護層として積層した。 Hereinafter, as Example 3 of the present invention, a pressure sensor sheet when used for a track pad of a personal computer will be described. The pressure sensor sheet of Example 3 was manufactured by the following procedure. Copper with a pattern of 0.3 mm square at intervals of 0.6 mm on the upper surface of an insulating layer made of an electroadhesive gel sheet made into a gel by adding inorganic particles with an average particle diameter of 10 μm to an electrorheological fluid with a thickness of 300 μm. A plurality of second electrodes made of the above were formed on the entire surface by a partial plating method. Next, a polycarbonate resin sheet having a thickness of 0.1 mm having a hard coat layer made of a cyanoacrylate ultraviolet curable resin formed on the surface was laminated as a protective layer.
一方、上記絶縁層の下面に35μm厚の銅膜からなる第一電極が形成された1mm厚のガラスエポキシ基板を積層して圧力センサーシートを得た。上記複数の第二電極および第一電極は、引き出し配線を通じて静電容量値の変化を検出できるコントローラーに接続した。この製造された圧力センサーシートを用いて、20℃の環境温度下においてサイズ半径2mmで圧力センサーシートが取り付けられたトラックパットを試験者に40mm/秒でなぞってもらうテストを数十回に渡って実施した。テスト中、電気吸着性ゲルシートには電界印加をし続けた。 On the other hand, a pressure sensor sheet was obtained by laminating a 1 mm thick glass epoxy substrate having a first electrode made of a copper film having a thickness of 35 μm formed on the lower surface of the insulating layer. The plurality of second electrodes and the first electrode were connected to a controller capable of detecting a change in the capacitance value through a lead-out wiring. Using this manufactured pressure sensor sheet, dozens of tests were conducted by having the tester trace the track pad with the pressure sensor sheet attached at a size radius of 2 mm at an environmental temperature of 20 ° C at 40 mm / sec. Carried out. During the test, an electric field was continuously applied to the electrically adsorptive gel sheet.
その測定結果は以下の通りである。テスト回数28回目まで実施し、電気吸着性ゲルシートからなる絶縁層への電界印加を止めると、ポリカーボネート樹脂シートの保護層が絶縁層から容易に取り外すことができた。ついで、新しい表面にシアノアクリレート紫外線硬化型樹脂からなるハードコート層が形成された厚さ0.1mmのポリカーボネート樹脂シートを保護層として絶縁層上に載せて電界印加を再開すると、新しい保護層は絶縁層と密着し、その後25回異常なくテストをすることができた。保護層の取り外しを一切せずにテストすれば30回程度までしかテストできなかったが、保護層1回の交換で50回以上テストをすることができた。このテストは1回きりの交換であるが、交換回数を増やせば、テストできる回数は飛躍的に伸びることが確かめられた。 The measurement results are as follows. When the test was carried out up to the 28th time and the application of the electric field to the insulating layer made of the electrically adsorptive gel sheet was stopped, the protective layer of the polycarbonate resin sheet could be easily removed from the insulating layer. Then, when a 0.1 mm thick polycarbonate resin sheet having a hard coat layer made of cyanoacrylate ultraviolet curable resin formed on a new surface is placed on the insulating layer as a protective layer and electric field application is restarted, the new protective layer is insulated. It adhered to the layer and was able to be tested 25 times without any abnormalities. If we tested without removing the protective layer at all, we could only test up to about 30 times, but we were able to test more than 50 times with one replacement of the protective layer. This test is a one-time exchange, but it was confirmed that the number of tests that can be performed increases dramatically if the number of exchanges is increased.
1 圧力センサーシート
10 基板
20、21、22 第一電極
30 絶縁層
40、41 第二電極
50 保護層
51 保護層の基材
60 せん断力
70 自己吸着性糊層
71 微小な吸盤層
72 電気粘性流体
73 電気吸着性ゲル
74 電気吸着性ゲル中に含まれる粒子
1
Claims (5)
前記第一電極上に絶縁層が形成され、
前記絶縁層上に第二電極が形成され、
前記第二電極上に保護層が形成され、
前記保護層上から加わる圧力を算出できる圧力センサーシートであって、
前記保護層または前記第一電極が形成された基板が取り外し可能であり、
前記取り外し可能な保護層または第一電極が形成された基板が、
基材と、自己吸着性糊または微小な吸盤層との積層体である、圧力センサーシート。 The first electrode is formed on the substrate,
An insulating layer is formed on the first electrode, and an insulating layer is formed.
A second electrode is formed on the insulating layer, and a second electrode is formed.
A protective layer is formed on the second electrode, and a protective layer is formed.
A pressure sensor sheet capable of calculating the pressure applied from above the protective layer.
The protective layer or the substrate on which the first electrode is formed is removable.
The substrate on which the removable protective layer or the first electrode is formed is
A pressure sensor sheet that is a laminate of a base material and a self-adsorptive glue or a minute suction cup layer.
前記第一電極上に絶縁層が形成され、
前記絶縁層上に第二電極が形成され、
前記第二電極上に保護層が形成され、
前記保護層上から加わる圧力を算出できる圧力センサーシートであって、
前記保護層または前記第一電極が形成された基板が取り外し可能であり、
前記絶縁層が電気粘性流体または電気吸着性ゲルからなる、圧力センサーシート。 The first electrode is formed on the substrate,
An insulating layer is formed on the first electrode, and an insulating layer is formed.
A second electrode is formed on the insulating layer, and a second electrode is formed.
A protective layer is formed on the second electrode, and a protective layer is formed.
A pressure sensor sheet capable of calculating the pressure applied from above the protective layer.
The protective layer or the substrate on which the first electrode is formed is removable.
A pressure sensor sheet in which the insulating layer is made of an electrorheological fluid or an electroadsorptive gel.
前記第一電極上に絶縁層が形成され、
前記絶縁層上に第二電極が形成され、
前記第二電極上に保護層が形成され、
前記保護層上から加わる圧力を算出できる圧力センサーシートであって、
前記保護層または前記第一電極が形成された基板が取り外し可能であり、
前記保護層または第一電極の取り外しと同時に、絶縁層もあわせて取り外し可能である、請求項1または請求項2のいずれかに記載の圧力センサーシート。 The first electrode is formed on the substrate,
An insulating layer is formed on the first electrode, and an insulating layer is formed.
A second electrode is formed on the insulating layer, and a second electrode is formed.
A protective layer is formed on the second electrode, and a protective layer is formed.
A pressure sensor sheet capable of calculating the pressure applied from above the protective layer.
The protective layer or the substrate on which the first electrode is formed is removable.
The pressure sensor sheet according to claim 1 or 2 , wherein the insulating layer can be removed at the same time as the protective layer or the first electrode is removed.
複数の積層構造からなる積層体である、請求項1から請求項3のいずれかに記載の圧力センサーシート。 The substrate or insulating layer on which the removable protective layer or first electrode is formed
The pressure sensor sheet according to any one of claims 1 to 3 , which is a laminated body having a plurality of laminated structures.
れる、請求項1から請求項4のいずれかに記載の圧力センサーシート。 The pressure sensor sheet according to any one of claims 1 to 4 , which is used in a device for measuring a ground contact state of any of a tire, a sole, and a track point.
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