JPH04179276A - 加速度センサの製造方法 - Google Patents

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】

この発明は、加速度センサの製造方法に関し、特に横方
向からの衝撃に対する耐久性を向上させる加速度センサ
の製造方法に関するものである。

【従来の技術】

本願発明者等は、小型で高性能な圧電型加速度センサに
おいて、検知部にフッ素系などの圧電プラスチックフィ
ルムを用いた圧縮タイプの圧電型加速度センサを既？こ
提案している。 これらの圧電型加速度センサにおいては、通常膜状圧電
体の両面に接着剤によ〜て電極箔を固定し、その両側に
支持板を固着して感知部とし、その感知部の片面に荷重
体を配し、もう片面を台座上に固着して検知部としてい
る。

【発明が解決しようとする課題】

この圧電型加速度センサを製造する際に、各部の接着剤
には、主にエポキシ系（ヂバガイギー社製アラルダイト
等）が用いられるが、膜状圧電体は通常ＰＶＤＦ等のフ
ッ素樹脂が使用される為、電極箔と膜状圧電体の接着性
は必ずしも十分ではなかった。特に、横方向からの耐衝
撃性が劣るものであった。 本発明は前記課題を解決するためになされたもので、膜
状圧電体と電極箔間の接着層に熱処理を施すことで、耐
衝撃性の優れた圧電型加速度センサを製造することを目
的とする。

【課題を解決するための手段】

本発明は前記課題を解決するために、被測定物に剛に取
り付けられる台座と感知部と荷重体から構成され、前記
感知部が膜状圧電体と電極箔と支持板からなる加速度セ
ンサの製造方法において、膜状圧電体の両面に接着剤で
電極箔を固着し、この後に８０℃で１２時間以上の熱処
理を施し、さらに前記両電極箔の外側面に支持板を固着
して面記感知部を得ることを特徴とする加速度センサの
製造方法である。

【作ｍ　］ 本発明の製造方法は、加速度センサに組み込まれる感知
部の製造工程において、膜状圧電体の両面に接着剤で金
属からなる電極箔を接着固着した後に、８０℃で１２時
間以上の熱処理を施すものである。その後、その両面に
支持板を接着固着して感知部を製造する。 この熱処理は、膜状圧電体の硬化反応を完全に終了させ
るとともに、接着時にかかる応力を解放する作用がある
。 【実施例】 第１図は本発明の−・実施例を示すものである。 圧電型加速度センサ３０は、被測定物に取り付けられる
センサのヘースであるとともに振動伝達体である台座Ｉ
と、加速度または振動の感知軸Ｇに直角方向の台座１の
測定面に密着固定された感知部６よ、その」二面に密着
固定された荷重体４とを存するものである。 上記の台座１は、被測定物からの振動をほとんど吸収す
ることなく伝達することができる十分な剛性を存する材
料、例えば、鋼、黄銅、硬質アルミニウム合金等からな
る。 また、台座１をなす材料の弾性率は後述の膜状圧電体３
のそれ以上とされ、台座１の厚さは膜状圧電体３の数倍
であることが望ましい。 また、図示の実施例では、台座１の形状は直方体のもの
が示されているが、これに限られろことなく、板状、円
柱状等でもよい。 この台座１の一つの表面（」−而）は、平坦かつ平滑な
測定面となっている。この測定面は、このセ＝４〜 ンサの加速度の感知軸Ｇに対して正確に垂直とされた垂
直面であることが必要である。 この台座１の測定面」二には接着層を介して感知部６が
台座Ｉに対して一体に強固に固着されている。 この実施例の感知部６は、圧電性を有する材料からなる
厚さ１０〜５００μ肩の膜状圧電体３と、その両面に固
着される電極箔５と、さらにその両側面に固着されろ支
持板２からなる。 膜状圧電体３は、その厚さが十分に均一でかつ全体が十
分に均質なムので、その材料としては、圧電性をａする
ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ
化ビニル、ポリ塩化ビニル、ナイロン１１やポリメタフ
ェニレンイソフタラミＦ゛などのナイロン、テトラフａ
ａエヂレン、トリフロロエヂレン、フッ化ビニルなどと
フッ化ビニリデンとの共重合体、酢酸ビニル、プロピオ
ン酸ビニル、安息香酸ビニルなどとシアン化ビニリデン
との共重合体、ポリフッ化ビニリデンとポリカーボネイ
！・とのブレンドポリマー、ポリフッ化ピニルデンとポ
リフッ化ビニルとのブレンドポリマー等が用いられる。 この膜状圧電体３の両面には、出力取り出し用のアルミ
ニウム箔や銅箔などからなる電極箔５が設けられる。 さらに、この電極箔５の両側面にエボキン樹脂　　゛等
からなる支持板２が固着されろ。 これら膜状圧電体３と電極箔５の間、電極箔５と支持板
２の間、さらに支持板２と台座１との間（即ち、感知部
６と台座１間）の各々の密着固定は、エポキシ系接着剤
などの硬化型の接着剤を用いて行なイっれる。 荷重体４は加速度を受けて変位し感知部６に歪または応
力を生ぜしめるもので、その質重はセンサの単位加速度
当たりの電気的出力に関係するため、特に限定されるこ
とはないが、感知部６にクリープを生ぜしめない範囲と
される。 荷重体４と感知部６の固着は、台座１と感知部６の固着
と同様である。 この荷重体４は、台座１と同様？こ、被＋１１１定物か
らの振動をできるたけ吸収しない材料、例えば金属でも
比較的硬質な鋼、黄銅、硬質アルミニウム合金等が用い
られる。 またその形状は、図示の実施例では直方体状のものであ
るが、これは角柱状、円柱状、截頭錐体等、その立体形
状に格別の制限はないが、感知部６に接する而に、偏心
することなく均一に荷重が掛けられるものであることか
望ましい。 一方、ｎη紀感知部６にあっては、その平面形状がクロ
ストークを低減する上て重要である。 この発明におけるクロストークとは、センサの感知軸Ｇ
方向の加速度を受けた時の出力Ｐ１と感知軸Ｇに直交す
る方向の加速度を受（）た時の出力Ｐ、との比Ｐ２／Ｐ
、で表されろものである。 感知部６の全体としての平面形状は、台座１の測定面に
平行な而において感知軸Ｇを対称の中心とする点対称で
なければならない。 さらに、０１」記荷重体４についても、その立体形状が
クロストークを低減する上で重要である。 まず、荷重体４の感知部６と接する而（以下、底面と言
う）は感知軸Ｇに対して正確に垂直であり、かつ底面の
平面形状が感知軸Ｇを対称の中心とする線対称である必
要がある。ただし、感知部６と荷重体４の組み合わせは
感知軸Ｇを同しくすればよい。 また、同時に荷重体４は、感知軸Ｇを通り、底面に垂直
な無数の平面で断面したときに全ての断面について感知
軸Ｇを対称軸とする線対称である必要がある。 こうした対称性を存した荷重体４はその対称軸を感知部
６の対称中心に一致させて、言いかえれば、感知軸Ｇ」
〕に感知部６の対称中心と荷重体４の対称中心とを−・
致さ且で配置され、固着され−ごいる。 一般に、加速度センサにその感知軸方向以外の方向の加
速度が加わった場合、ベクトル分解の法則ににって感知
軸に直交する少なくとも二つの方向の成分と感知軸方向
の成分とに分けられろ。この感知軸に直交する方向の成
分は、荷重体４の重心に作用し、重心を中心とする曲げ
モーメントが荷重体４に働くことになる。このため、感
知部６の一部には圧縮力が作用し、残部には引張力が作
用することになる。感知部６には、圧縮力と引張力とで
反対符号の電荷を生じ、感知部６の電極から生じる電位
に差異を生じるが、前記反対符号の電荷ｆｔｔが等しζ
ノれば、発生オろ電位は変動しない。 従って、感知部６に互いに大きさが等しい圧縮力と引張
力が作用すれば、感知部６からの出力変動はゼロになり
、感知軸Ｇ方向以外の方向の加速度を検出しなくなる。 この発明では、感知部６および荷重体４のそれぞれの形
状に、上述のような対称性をもたせていることから、感
知軸Ｇ方向以外の加速度が加わっても感知部６には等し
い大きさの圧縮力と引張力とが作用することになって、
感知部６からの出力変動がなく、クロストークが極めて
小さいものとなる。 ところで、この種の加速度センサの測定可能周波数の上
限は加速度センサの共振周波数によって定まる。この発
明での加速度センサの共振周波数は、その構造から台座
１と荷重体４七の間に存在するもの、すなわち感知部６
、接着層等の弾性率を荷重体４の質量で除した値に比例
するため、従来の振動模型の加速度センサの共振周波数
に比へて２桁以−１−高くなり、キ［７ヘルツオーダー
となる。 よって、この圧電型加速度センサは、その測定可能周波
数のＪ二ｌｔ５！が高く、測定可能周波数帯域が広いも
のとなる。たたし、接着層の弾性率か低くなると共振周
波数が低下するので、留意ずべきである。 このため、感知部６と台座１および荷重体４との固着に
接着剤を用いろものでは、接着剤の弾性率をＥＡ、厚さ
をｔＡとし、感知部６の弾性率をＥｐ１厚さをｔｐとし
たとき、次の式で表される関係を満足する必要がある。 （Ｅ　Ａ　／　ｔＡ）／　（Ｅ　ｐ／　ｔｐ）≧０１こ
の式の意味するところは、加速度によってＡ重体４に生
じた力が接着層にＪ：って吸収緩和されることなく感知
部６に伝イっるたぬの条件であり、」二式の値が０．１
未満となると接着層による吸収緩和が無視てきなくなり
、−１：述のよう？こ共振周波数が低下し、測定可能周
波数帯域を狭めることになる。 尚、」−式における接着層の厚さは、台座１と荷ｉＲ体
４きの間に（ｊ在」′ろ仝ての接着層の厚さの合計をい
う。また、接着剤の種類が異なり、弾性率も異なる場合
には、それぞれの接着層での弾性率とηさの比を求め、
これを合計して上式に代入ずればよい。 従って、接着剤としてはエボキン系、フェノール系、シ
アノアクリレート系などの硬化型で、弾性率の高いもの
を選択すべきであり、ゴム系などの粘着型は不適切であ
る。また、導電性接着剤を用いることもてきる。 以上の構成の圧電型加速度センサ３０を本発明の製造方
法に沿って製造する。 膜状圧電体３の両面に接着剤７こよって金属からなる電
極箔５を接着する。この後に８０℃で１２時間以」−の
熱処理を施す。 その後、支持板２を前記両電極箔５の膜状圧電休３の接
着されていない外（１１１１而？こ接着剤で固着して感
知部６を得ろ。。 さらに、この感知部６の片面に荷重体４を接着し、感知
部６のもう一方の片面に台座１を接４”４１−ｉ１定し
て圧電型加速度センサ３０をｉυる。、（製造例および
試験例） ５ｘ５ｍｍ角のＰ　Ｖ　Ｄ　Ｉ”膜状圧電体３の両面に
、）′ラルダイト接着剤を用いて５　Ｘ　５ｍ＋ｎｌＪ
、３０　μｍ厚の銅箔を電極箔として接着する。そして
、この試１４を二８０℃の熱処理を施す３、 その後、この両面に、５　ｍｍＸ　５　ｍ！＋　、　Ｉ
　、　Ｏｍｍ＋ｊ’１のガラス繊維強化エボキソ板から
なる支ｔ１Ｊ板２を同じ接着剤で固着させて感知部６と
し、その片面に真鍮製の重さ０．８ｇの荷重体４を接着
し、ｉＪう片面にアルミブロックからなる台座Ｉを接着
固着し、圧電型加速度センサ３０を得た。 こうして得ら才する圧電型加速度センサにおいて、熱処
理時間を第１表に表示される５〜４８時間内の各時間で
得られる圧電型加速度センサに、その横方向から１００
ＯＧの衝撃を加え、破壊されろまでの衝撃回数を測定し
た。 尚、比較例として、熱処理時間を１２時間未満で製造し
た圧電型加速度センサを併記した。 結果を第１表に示す。 第１表 第１表から、熱処理時間Ｍ　１２時間以上の本発明例の
圧電型加速度センサの耐衝撃性は抜群に優れていること
か明白である。

【発明の効果】

以上説明したように本発明は、加速度センサの感知部を
製造する際に、膜状圧電体の両面に電極箔を接着固着し
、この後に８０℃で１２時間以１−の熱処理を施すもの
で、容易に耐衝撃性、特に横からの耐衝撃性を極めて高
めたものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の製造方法によって得られる圧電型加速
度センサである１、 ｌ・・・・・・台座、 ２・・・・・・支持板、 ３・・・・・・膜状圧電体、 ４・・・・・・荷重体、 ５・・・・・・電極箔、 ６・・・・・・感知部、 ３０・・・・・・圧電型加速度センサ、Ｇ・・・・・・
感知軸。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　被測定物に剛に取り付けられる台座と感知部と荷重体
   から構成され、前記感知部が膜状圧電体と電極箔と支持
   板からなる加速度センサの製造方法において、膜状圧電
   体の両面に接着剤で電極箔を固着し、この後に８０℃で
   １２時間以上の熱処理を施し、さらに前記両電極箔の外
   側面に支持板を固着して前記感知部を得ることを特徴と
   する加速度センサの製造方法。