JPH01110202A

JPH01110202A - 変位検出装置

Info

Publication number: JPH01110202A
Application number: JP62267646A
Authority: JP
Inventors: Akira Sugimoto; 旭杉本; Hiroshi Kuramochi; 浩倉持
Original assignee: Fine Rubber Kenkyusho KK
Current assignee: Fine Rubber Kenkyusho KK
Priority date: 1987-10-24
Filing date: 1987-10-24
Publication date: 1989-04-26

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、伸びを与えられるとその伸びの大きさに応じ
て電気抵抗が変化する、伸長型導電エラストマーを利用
して、変位を検出する変位検出装置に関する（なお、本
明細書においては、変位検出装置とは、変位の検出を最
終目的とする装置のみならず、変位を通じて力等の他の
物理量を検出することを目的とする装置をも含むものと
する）。

〔従来の技術〕

従来、直線変位、回転変位等の変位検出装置としては、
ポテンショメータ類、差動変圧器、渦電流式変位計、電
磁誘導式スケール、磁気式スケール、光学式スケール、
光学式変位測定装置、シンクロ、レゾルバ、シャフトエ
ンコーダ、パルスジェネレータ等が用いられていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、このような従来の変位検出装置は、比較的に構
造が複雑で、占有スペースが大きく、製造コストも高く
なるという問題があった。

〔発明の目的〕

本発明は、前記従来の問題点を解決するためになされた
もので、導電型エラストマーの電気抵抗の変化を通じて
変位を検出することにより、構造が非常に簡単で、占有
スペースを非常に小さくすることが可能であり、製造コ
ストも非常に安価にすることができ、しかも検出する導
電型エラストマーの電気抵抗が高抵抗にならないように
することができる変位検出装置を提供することを目的と
する。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明による変位検出装置は、検出すべき変位を与えら
れる伸長型導電エラストマー（伸びを与えられると該伸
びの大きさに応じて電気抵抗が変化するエラストマー）
と、前記導電エラストマーに対する荷重の作用点と異な
る位置において、これらの荷重の作用点間の間隔より短
い間隔をもって前記導電エラストマーに電気的に接続さ
れた複数の電極とを有してなるものである。

〔作用〕

伸長型導電エラストマーに変位が与えられていない状態
では、導電エラストマーには引張り応力が生じないので
、導電エラストマーは電気抵抗が大きい状態となってい
る。

しかし、導電エラストマーに荷重が作用され、導電エラ
ストマーに引張り応力とともに変位が与えられると、こ
の変位に応じて導電エラストマーの電気抵抗が小さくな
る。したがって、電極間における導電エラストマーの電
気抵抗の変化を検出することにより、前記変位を検出す
ることができる。

また、導電エラストマーのばね定数をあらかじめ調べて
おくことにより、前記変位から荷重を検出することもで
きる。

ここで、検出する変位（導電エラストマーの変形）を大
きくとるためには、荷重の作用点間の距離をある程度大
きくする必要がある。このため、荷重の作用点間で電気
抵抗を検出すると、該電気抵抗が非常に大きくなり、電
気抵抗の検出が困難になる。

しかるに、本発明のように荷重の作用点と異なる位置に
おいて、これらの荷重の作用点間の間隔より短い間隔を
もって前記導電エラストマーに電極を電気的に接続すれ
ば、電気抵抗値を小さくすることができる。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。

第１図から３図ま°では本発明の第一実施例を示す。こ
の実施例において、１は細長いシート状の伸長型導電ゴ
ムである。この導電ゴム１は、伸びを与えられると電気
抵抗が変化する特性を有しており、第４図はこの伸長型
導電ゴム１の伸赫率と電気抵抗変化との関係を示す特性
図である（ただし、長さ２０．０ｍｍ、幅１０．０ｍｍ
、厚さ　ＯＪｍｍのシート状とした場合の特性である）
。この特性図から明らかなように、この伸長型導電ゴム
１は、伸びを全く与えない状態゛では電気抵抗が大きい
が、伸ばすにつれて抵抗が小さくなる特性を有しでいる
。

このような特性を有する伸長型導電ゴムは、例えば、特
願昭６２−２０３８５６号に開示されているように、カ
ーボンブラックおよびグラファイトを混合してなる導電
性シリコンゴムをあらかじめ架橋させ、しかる後に、こ
の導電性シリコンゴムと相溶性のあるシリコンオイルを
５〜５０％含浸することにより作成することができる。

２．３はゴム保持板であり、前記導電ゴム１の長さ方向
の一端部を挟み付けるようにしてボルド４およびナツト
５により締め付けられている。そして、前記ゴム保持板
２．３は固定物１２に固定されている。６．７はゴム保
持板２，３と同様のゴム保持板であり、前記導電ゴム１
の他端蔀を挟み付けるようにしてボルト８およびナツト
９により締め付けられている。そして、導電ゴム１に変
位を与える荷重は前記ゴム保持板６，７を介して導電ゴ
ム１に作用される。したがって、本実施例では、このゴ
ム保り板６，７と、固定物１２から反力を作用されるゴ
ム保持板２．３とが導電ゴム１に対する荷重の作用点と
なる。

前記導電ゴム１のゴム保持板２，３付近の部分には、電
極１０．１１が適当な間隔を置いてゴム１の幅方向に並
べて取り付けられており、これによりこれらの電極１０
．１１はまた導電ゴム１に電気的に接続されている。導
電ゴム１に対するこれらの電極１０．ｌ’ｌの取り付け
は、例えば、導電ゴム１に穴を設けておき、該穴に電極
１０，１１を圧入したり、あるいは電極１０．１１を導
電ゴム１に導電性接着痢で接着することにより行うこと
ができる。

次に、本実施例の作動を説明する。

伸長型導電ゴム１に変位が与えられていない状態では、
導電ゴム１には引張り応力が生じないので、導電ゴム１
は電気抵抗が大きい状態となっている。

しかし、導電ゴム１に例えば第１図および２図のように
引張り荷重Ｐが作用され、引張り変位が与えられると、
この引張り変位に応じて導電ゴム１の電気抵抗が小さく
なる。したがって、電極１０．１１間における導電ゴム
１の電気抵抗の変化を検出することにより、前記引張り
変位を検出することができる。

また、導電ゴム１に第３図のようにねじり荷重Ｔが作用
され、ねじり変位とこのねじり変位に応じた引張り応力
が導電ゴム１に生じるため、ねじり変位に応じて導電ゴ
ム１の電気抵抗が小さくなる。したがって、電極１０．
１１間における導電ゴム１の電気抵抗の変化を検出する
ことにより、ねじり変位を検出することができる。

また、導電ゴム１のばね定数をあらかじめ調べておくこ
とにより、前記変位から引張り荷重Ｐやねじり荷重Ｔを
検出することができる。

ここで、ゴム保持板２，３および６，７自体を電極とし
、これらの間で導電ゴム１の電気抵抗を検出する構成と
すれば、装置の構造を最も簡単にすることができる。と
ころが、検出する変位（導電ゴム１の変形）を大きくと
るためには、導電ゴム１の長さをある程度長し、荷重の
作用点間の距離（ゴム保持板２．３と６，７との間の距
離）をある程度大きくする必要がある。このため、上述
のようにゴム保持板２，３および６，７自体を電極とし
、荷重の作用点間で電気抵抗を検出すると、該電気抵抗
が非常に大きくなり、電気抵抗の検出が困難になる。

しかるに、本発明のように荷重の作用点と異なる位置に
おいて、これらの荷重の作用点間の間隔より短い間隔を
もって伸長型導電ゴム１に電極１０．１１を電気的に接
続すれば、電気抵抗値を小さくすることができる。

＝　　７　− なお、本実施例では、電極６．７をゴム保持板２．３付
近の部分に設けているが、これらの電極６．７は他の部
分に設けてもよい。ただし、導電ゴム１がねじられると
、その長さ方向中央部に大きなよじれが生じがちであり
、このため電極６゜７を導電ゴム１の長さ方向中央部に
設けると、変位の検出を安定に行えない場合があやが、
本実施例の場合のように導電ゴム１の長さ方向中央部を
避けて電極１０．１１を設置すれば、そのような不都合
を防止できる。

第５図は本発明の第二実施例を示し、電極１０゜１１を
伸長型導電ゴム１の表面と裏面の対応する位置にそれぞ
れ設けている。他の構成は前記実施例と同様である。

本実施例においても前記実施例と同様の効果を得ること
ができる。

第６図および７図は本発明の第三実施例を示す。

この実施例において、２１は前記各実施例の伸長型導電
ゴム１と同様の伸び一電気抵抗特性を有する丸棒状の伸
長型導電ゴムである。

前記導電ゴム２１の一端部にはゴム保持具２２が、他端
部にはゴム保持具２３がそれぞれ接着剤により固着され
ている。前記ゴム保持具２２は回転できないように固定
物２４に固定されている。

そして、導電ゴム２１に変位を与える荷重は前記ゴム保
持具２２を介して導電ゴム２１に作用される。したがっ
て、本実施例では、このゴム保持具２２と、固定物２４
からの反力を作用されるゴム保持具２３とが導電ゴム２
１に対する荷重の作用点となる。

前記導電ゴム２１のゴム保持具２２付近の部分には、電
極２５．２６が適当な間隔を置いてゴム２１の円周方向
に並べて取り付けられており、これによりこれらの電極
２５．２６はまた導電ゴム２１に電気的に接続されてい
る。

本実施例においても前記各実施例の場合と同様にして電
極２５．２６間の電気抵抗を検出することにより、引張
り変位（第６図）やねじり変位（第７図）等を検出でき
、さらにはこれらの変位から引張り荷重Ｐやねじり荷重
Ｔ等を検出することができる。

また、本実施例においては、荷重の作用点間の間隔（ゴ
ム保持具２２．２３間の間隔）より短い間隔をもって電
極２５．２６が配置されているため、検出する変位（導
電ゴム２１の変形）を大きくとって、かつ電極２５．２
６間における導電ゴム２１の電気抵抗値を小さくするこ
とができる。

なお、前記各実施例では、伸長型導電エラストマーとし
て伸長型導電ゴムを用いた例を示したが、本発明におい
ては、ゴム以外の伸長型導電性エラストマーを使用して
もよい。

また、本発明において使用できる伸長型導電ゴムの成分
および製法は、前記特願昭６２−１７３８５６号に開示
されたものに限られない。

さらに、本発明による変位検出装置は、変位およびトル
クのみならず、変位から導き出すことができる他の物理
量を検出することも可能である。

〔発明の効果〕

以上のように本発明による変位検出装置は、構造が非常
に簡単で、占有スペースを非常に小さくすることが可能
であり、製造コストも非常に安価にすることができ、し
かも検出する導電型エラストマーの電気抵抗が高抵抗に
ならないようにすることができる等の優れた効果を得ら
れるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による変位検出装置の第一実施例を示す
正面図、第２図は該実施例を示す右側面図、第３図は該
実施例にねじりが与えられた状態を示す正面図、第４図
は該実施例に用（ζられた伸長型導電ゴムの伸び率と電
気抵抗の変化との関係を示す特性図、第５図は本発明に
よる変位検出装置の第二実施例を示す正面図、第６図は
本発明による変位検出装置の第三実施例を引張り荷重を
作用された状態で示す正面図、第７図は該実施例にねじ
り荷重が作用された状態を示す正面図である。１・・・伸長型導電ゴム、２．　３．　６．　７・・・
ゴム保持板、１０．１１・・・電極、２１・・・伸長型
導電ゴム、２２．２３・・・ゴム保持具、２５．２６・
・・電極。第１図　　　　　第２図第３図　　　第５図（）Ｔ　　　　　　　　　　　ト８第４図イ申　Ｖ：　＋　（％）第６図　　　　第７図

Claims

【特許請求の範囲】

　検出すべき変位を与えられる伸長型導電エラストマー
（伸びを与えられると該伸びの大きさに応じて電気抵抗
が変化するエラストマー）と、前記導電エラストマーに
対する荷重の作用点と異なる位置において、これらの荷
重の作用点間の間隔より短い間隔をもって前記導電エラ
ストマーに電気的に接続された複数の電極とを有してな
る変位検出装置。