JPH0599769A - 力または圧力測定装置 - Google Patents

力または圧力測定装置

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JPH0599769A
JPH0599769A JP3054192A JP5419291A JPH0599769A JP H0599769 A JPH0599769 A JP H0599769A JP 3054192 A JP3054192 A JP 3054192A JP 5419291 A JP5419291 A JP 5419291A JP H0599769 A JPH0599769 A JP H0599769A
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pressure
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diaphragm
force
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Hans W Haefner
ハンス・ヴイルヘルム・ヘフナー
Guenther Bock
ギユンター・ボツク
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Pfister Messtechnik GmbH
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 構造が簡単で、横方向の影響を受けず、正確
度が高い力測定装置を提供すること。 【構成】 ポット形センサ本体にピストンを挿入して、
センサ本体の内側の対向円筒形表面との間に形成された
狭い環状ギャップと、前記ピストンの底端部の下方の空
間とにエラストマー材を充填し、前記センサ本体の底壁
をダイヤフラムとして一体状に形成して、それに圧力変
換素子を付着させた構成。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の分野】本発明は、力または圧力測定装置、及び
そのような装置を用いた偏平形力測定器に関するもので
ある。
【０００２】
【従来技術】米国特許第4,644,805号、第4,739,666号、
第4,754,653号及び第4,770,050号は、ポット形ハウジン
グの円筒形窪みにピストンを挿入して、ハウジングの円
筒形内表面との間に形成された狭い環状のギャップに、
接触表面に強力に付着するエラストマー材を充填した力
または圧力測定装置を開示している。圧力センサをエラ
ストマー材に埋め込むか、力を受ける素子がハウジング
に設けられた開口からエラストマー材と接触するように
して交換可能に取り付けることによって、圧力センサを
エラストマー材と接触させている。そのような力測定装
置は正確度が高く、また望ましくない横方向力はピスト
ンからエラストマー材を介してハウジングへ完全にそれ
るため、横方向力の影響が少ない。ハウジングは金属製
で、力測定装置を測定位置に取り付けるための適当な部
材が設けられており、また圧力センサ及び／またはそれ
に接続した電子部材を収容する凹部が形成されている。
【０００３】上記米国特許に開示されているさらなる実
施例に偏平形のものがある。すなわち、１つの実施例で
は、２枚の金属プレートの間に挟まれたエラストマー材
内に複数の圧力センサが埋め込まれている。力がプレー
トに不均一に加えられた時に問題が生じる。従って、さ
らなる実施例では、上側が平坦な偏平形ハウジングが設
けられ、ピストンが下側から窪みに挿入されて個々の力
測定装置を形成しており、それらの圧力センサが評価手
段に接続して、それらの読み取り値を組み合わせること
ができるようになっている。
【０００４】これらの従来形力測定装置は優れた作動特
徴を備えているが、エラストマー材内に埋め込むか、金
属または高分子コンクリート製の適当な形状のハウジン
グ内に特殊な取り付けをした個別の圧力センサを必要と
する。従来形の力測定装置の製造、組み付け及び圧力セ
ンサの交換は複雑で費用がかかる。本発明の出願人に譲
渡されている米国特許第4,864,271号及び米国特許出願
SN 322,142及びSN 483,704は、厚膜技術で抵抗ブリッジ
を取り付けた一体形ダイヤフラムをセンサ本体に設けた
セラミック製の圧力センサを開示している。そのような
力測定装置は製造が容易であるが、そのようなセンサを
適当な測定位置に取り付けるところに問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の主たる目的
は、構造が簡単な力または圧力測定装置を提供すること
である。本発明の別の目的は、横方向力の影響を受け
ず、正確度が高い力測定装置を提供することである。本
発明のさらに別の目的は、圧力伝達率が高い力または圧
力測定装置を提供することである。本発明のさらに別の
目的は、簡単な構造で製造が簡単であり、力の印加方向
を決定することができる偏平形力測定器を提供すること
である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、円筒形窪みを
備えたポット形センサ本体と、前記本体の上方円周端部
に一体状に形成されたフランジ手段と、前記窪み内に挿
入されて、前記窪みの円筒形表面との間に狭い環状のギ
ャップを形成しており、また底端面が前記窪みの底面と
の間に空間を形成しているピストンと、前記窪みの底壁
に一体状に形成されたダイヤフラムと、前記ギャップ及
び前記空間に充填されて、接触する表面に強力に付着し
たエラストマー材と、前記ダイヤフラムの表面に取り付
けられた圧力感知手段とを有していることを特徴とする
ものである。
【０００７】
【実施例】次に、添付の図面を参照しながら本発明の実
施例を説明する。図１は、本発明の力測定装置の第１実
施例を示している。力導入ピストン３が、好ましくはセ
ラミック材からなるポット形センサ本体２の窪みに挿入
されており、ピストン３とセンサ本体２との間に環状の
ギャップ４が形成されている（米国特許第4,754,653号
を参照）。環状ギャップ４は非常に狭いが、図１ではわ
かりやすくするために拡大して示されている。センサ本
体２は一体状に形成されており、センサ本体２を固定す
るための堅固な締め付けリング2aが設けられているの
で、測定に影響を与える締め付け力は力測定部材に伝達
されない。締め付けリング2aに続いて設けられた比較的
薄い、可撓性のある環状部分2bが、ピストン３の外周面
との間に環状ギャップ４の主要部分を形成しており、環
状ギャップ４には、好ましくは加硫によって接触表面に
固定的に付着するシリコーンまたは天然ゴムなどのエラ
ストマー材５が充填されている。
【０００８】ピストン３の上部に圧力導入ノブ９が形成
されている。環状部分2bの他端部には、力または圧力セ
ンサ25の比較的薄いダイヤフラム2dを取り付けるための
堅固なリング2cが設けられている。エラストマー材５が
ピストン３の底端部とダイヤフラム2dとの間に設けられ
ているので、ピストン３を押し付ける垂直方向の力Ｆは
ほぼ摩擦を生じずに比例状態でダイヤフラム2dに伝達さ
れる。横方向力成分は、エラストマー材を介してセンサ
本体２及びそれの締め付け部分へそれる。荷重を受けた
時にダイヤフラム2dがわずかに変形することにより、ス
クリーン印刷法によって付着された厚膜抵抗器等の、ダ
イヤフラム2dの底側に取り付けられた測定抵抗器６（図
２を参照）の抵抗値が変化する。抵抗器６に接続された
接点７は公知の評価回路16（図４を参照）に接続して、
それに抵抗値の変化を伝達できるようになっている。
【０００９】図１において、センサ本体２は、取り付け
リング８を締め付けリング2aに接続して支持されて、ダ
イヤフラム2dは自在に移動できるようになっている。取
り付けリング８とセンサ本体２とは好ましくは一体状に
形成する、すなわち取り付けリング８と締め付けリング
2aとの間の接合面をなくす。本発明による力測定装置の
製造、特に環状ギャップ４にエラストマー材５を充填す
る点に関しては、米国特許第4,754,653号を参照された
い。ダイヤフラム2dを設けた一体状のポット形センサ本
体２の形成に関しては、日本特許出願53886/'90を参照
されたい。装置１は、圧力測定に使用できることに注意
されたい。その場合、ピストン３をエラストマー材の中
に埋め込むか、ピストンを除いた窪み全体にエラストマ
ー材を充填する。
【００１０】図３は、図１の装置１に圧力伝達を行う機
構を付け加えた圧力測定装置30の実施例を示している。
すなわち、ピストン３の上端部は、ピストン３よりも横
断面積が相当に大きい偏平形圧力導入プレート10が取り
付けられている。従って、この実施例は特に小さい圧力
または圧力差の測定に適している。例えば、プレート10
とピストン３との面積比により、印加圧力ｐを１：50の
比で伝達することができる。好ましくはプレート10はピ
ストン３と一体成形する。あるいは、図１のノブ９に代
わるプレート10の下側にピストン３を付着または螺着さ
せてもよい。
【００１１】第２の狭い環状ギャップ11がプレート10の
外周面とハウジングリング13との間に形成されており、
ハウジングリング13はポット形ハウジング32と一体化し
てもよいが（図３の左側）、ハウジング32とは別に形成
して、シーリング14を介在させてそれに連結してもよ
い。第２環状ギャップ11にも、接触表面に強力に付着す
るエラストマー材５が充填されている。プレート10の下
側の空間12には、ガス、緩く発泡させた素材、またはギ
ャップ４及び11の充填中にエラストマー材５から取り除
かれた空気が充填されている。そのようなクッション
は、荷重が加えられた時のピストン３（及びプレート1
0）のわずかな垂直移動にも影響を与えることはなく、
若干の減衰を与える。
【００１２】そのような実施例の変更例として、プレー
ト10の有効面積をピストン３の面積よりも相当に小さく
すれば、圧力測定装置を非常に高い圧力の測定を行う構
造にすることができる。従って、ハウジングリング13の
内径は小さく選択されるので、第２ギャップ11の方が第
１ギャップ４よりもリング径が小さくなる。そのような
構造では、ピストン３を挿入できるようにするため、ハ
ウジング32の主要部分とハウジングリング13とを分割し
なければならない。大きい偏平形プレート10を設けた実
施例は、非常に小さい圧力差または絶対圧力の測定に特
に適している。図３の圧力測定装置は、応答正確度が非
常に高いために連続的消費量測定を行うことができるの
で、オイルタンク内の液面高さの測定（図７を参照）等
の様々な用途に用いられる。ハウジング32の底面は平坦
になっているので、好ましくはスクリーン印刷によって
抵抗器６を付着させるための処理に好都合である。
【００１３】図４は、図３の装置30の変更例を示してい
る。この実施例の圧力測定装置35には第２環状ギャップ
11が設けられていない。代わりに、圧力導入プレート40
には、このプレート40が少し垂直移動できるようにする
薄い環状部分40aが設けられている。この部分40aは、締
め付けリング40bと、ピストン３に接続した中央部分40c
との間に一体状に形成されている。この部分40aの内表
面に向き合うようにしてハウジング42に設けられてた突
起42eが、制限及びセンタリング手段として機能してい
る。締め付けリング40bは、はんだ付けまたはガラスフ
リットの溶融によってハウジング42に接合することがで
きる。
【００１４】好ましくは、セラミックプレート40をピス
トン３と一体成形したものを、やはりセラミック材で形
成された生のポット状ハウジング42の上に載置してから
焼結して、一体部品にする。これによって処理段階を減
少させることができると共に、ハウジング42と固定リン
グ42bとの間を非常に堅牢に接合することができる。エ
ラストマー材５は、半径方向の孔15からギャップ４内へ
充填され、この孔はエラストマー材５の加硫時に閉鎖さ
れる。残留空気が上記の気体クッション12を形成する。
ハウジング42の平坦な底側には、適当な評価回路16が抵
抗器６と共に直接的にセラミック表面に取り付けられて
おり、カバー19がこの回路16を密封している。ダイヤフ
ラム2dから圧力信号を伝達するため、カバー19に密封接
合された管18を介してケーブル17が評価回路16から外部
へ延出している。この管18は、ケーブルの案内及び保護
を行うと共に、大気圧を加えるためのダクトとしても機
能している。
【００１５】図７は、図３及び４の圧力測定装置の適用
例を示している。すなわち、図３及び４（または図６）
の密封された圧力測定セル90が管18によってタンク20内
へ降ろされて、タンクの内容物について液体21の静圧ｐ
を測定できるようになっている。正確度が非常に高く、
圧力伝達比が高いことから、1/1000バールの圧力差も測
定できる。このため、連続的に消費量を測定して、その
読み取り値を、ケーブル17に接続されて外部または遠隔
地に配置された表示装置22に表示することができる。装
置90が図７に示されているように配置され、それが管18
に取り付けられていることから、特別な固定具を必要と
しない。さらに、管18によって測定装置90を様々な深さ
へ降ろすことができると共に、その中にケーブル17を保
護することができる。
【００１６】図５は、圧力伝達ではなく横安定のために
図３及び４の装置に関連して説明されている原理を利用
した力測定装置250の実施例を示している。力測定装置
１（図１を参照）はハウジング51に挿入されており、ピ
ストン３の上側に設けられた相当に大径のピストン50
が、ハウジング51に形成された対応の円筒形窪み50d内
で案内され、ハウジングとの間に形成された第２環状ギ
ャップ50cにエラストマー材が充填されている。空間12
（図３）に相当する環状空間52は、半径方向の孔52aを
介して大気に連通させることができる。
【００１７】ピストン50には、ボールベアリング内に設
けられた鋼球、コーンの先端部またはエッジ部材のエッ
ジ等の力導入部材50bを好ましくは摩擦を生じずに移動
できるように保持している支持部材50aが挿入されてい
る。ピストン50は窪み50dの壁に沿った高さが比較的高
いため、横方向の力成分の影響をすべて排除できること
に注意する必要がある。そのような横方向成分は相当に
大きくても、垂直方向力の測定の正確度に影響を与える
ことはない。
【００１８】各部材の好適な寸法は以下の通りである。
ピストン50の直径はピストン３の直径の２倍で、ピスト
ン３の高さはピストン50の直径と同じかその半分であ
る。これらの寸法は用途に応じて、特に加えられる力の
全体値及びそれらの非垂直方向成分の値によって決ま
り、0.3〜３、好ましくは0.5〜２の係数で変更できる。
【００１９】図５の実施例のさらなる特徴は、多目的用
の力または圧力測定センサとして標準的またはモジュー
ル構造になっていることである。ハウジング51は燃焼式
モータの点火プラグのように形成されており、ベース部
材51a及び所望の構造にできる好ましくはねじ付きのセ
ンサヘッド51bとを備えている。
【００２０】ベース部材51aは、力測定装置１を受ける
取付具として機能して、電源ケーブル56に接続して増幅
センサ信号を出力する電子センサ回路53を収容してい
る。ケーブル56は、シーリング55aによって回路53を大
気から遮断しているカバー部材55を通ってそのような力
または圧力測定プラグ内へ引き込まれている。センサヘ
ッド51bは様々な構造にすることができる。例えば、ピ
ストン50は様々な直径及び高さにすることができ、様々
なインサート50a,50bを設けることができ、その上側に
力導入ノブを一体状に設けることもできる。そのような
測定プラグをねじ部54または半径方向フランジによって
力または圧力測定位置に固定することによって、圧力が
存在する開口に装置を取り付けることができる。
【００２１】圧力測定の場合、例えば図３、４または６
の実施例のものと同様の構造によってセンサヘッド51b
を適当に取り付けることができることに注意する必要が
ある。 ハウジング、圧力または力導入ピストン等の各
部材の材料として、セラミック材が好適であることを前
述したが、様々な実施例でその他の材料を用いることも
できる。例えば高級鋼または同様な金属がある。このこ
とは特に、図５の圧力または力測定プラグの場合に言え
る。
【００２２】図６は、そのような金属からなる圧力測定
ボックスの簡単な実施例である。ポット形ハウジング61
が、溶接継ぎ目69でハウジング61に接続しているダイヤ
フラム60によって塞がれている。ダイヤフラム60は波形
ダイヤフラムであって、中間部分60aにはリング形の波
が設けられており、中央の端部は、ハウジング61の内側
底部に設けられた支持部67内に取り付けられた、図１の
測定装置用の力導入ピストンを表すピストン63に接続し
ている。
【００２３】電子センサ回路用の回路板すなわちチップ
66もハウジング61内に配置されて、電力供給及びセンサ
信号伝達用の管64に挿通されたリード線（図示せず）に
接続している。管64は継ぎ目65によってハウジング61に
溶接して、ダイヤフラム60に加えられた圧力差を測定で
きるように大気に開放することができる。あるいは、管
64を閉鎖してハウジング61内を脱気するか、保護ガスを
充填すれば、バロメータのように絶対圧力を測定するこ
とができる。図６のそのような圧力測定ボックスは、図
７に示されているように、タンク内容物の測定にうまく
使用できる。管64を90゜曲げれば、ボックスをタンク20
の底部に載置して、最低レベルでも測定できるようにな
る。そのような測定ボックスの変更例として、ハウジン
グ61の溶接継ぎ目69の部分に、タンク20の壁、特に底壁
に取り付けるためのフランジを設けて、ダイヤフラム60
で壁の開口を閉鎖するようにしてもよい。特殊な用途と
して、自動車や飛行機等の燃料タンクの内容量の測定が
ある。
【００２４】図８及び図10、11の左側は、環状のベース
部材102内に幾つかのピストン103をはめ込んだ偏平形力
測定器101を示している。例えば、装置101には４つのピ
ストン103が設けられているが、図８の断面では３個だ
けが図示されている。ピストン103はベース部材102の窪
み112内に挿入されており、狭い環状ギャップ104が形成
されているが、わかりやすくするため図面では拡大して
示されている。実際には、各環状ギャップ104は非常に
狭く、測定器101の寸法に応じて約0.2〜２mmの幅であ
る。各環状ギャップ104とピストン103の底側の底部分に
は、斜線で示されているようにエラストマー材が充填さ
れている。個々のピストン103はそれぞれエラストマー
材を介して圧力センサ５に作用する。それぞれ90゜の等
間隔で環状に配置された４つのセンサ位置ａ，ｂ，ｃ及
びｄ（第４位置ｄは図11だけに示されている）が設けら
れている。上方に力導入ノブ107を備えたピストン103を
介して測定器101に作用する力及びその力の方向を測定
するためには、120゜の角度間隔で３つのセンサ位置を
設けるだけで十分である。あるいは、４つ以上のセンサ
位置を設けたり、米国特許第4,703,663号に詳細に記載
されているように、リング形ダイヤフラムを等圧力セン
サとして設計することもできる。
【００２５】各圧力センサ105に設けられたダイヤフラ
ム115の底面に測定抵抗器106が設けられている。図11の
右側に示すように、抵抗器106がひずみゲージブリッジ
回路内に回路接続されており、厚膜技術によって付着さ
せることができる。あるいは、その他の圧力変換器、例
えば圧抵抗の原理に従ったものを圧力センサ105として
用いてもよい。好ましくは、ダイヤフラム115はベース
部材102と一体化して、測定器101のこの重要な部材を複
数のセンサ位置ａ，ｂ，ｃ．．．において１段階で製造
できるようにする。本発明によれば、結合部材はAl2O3
等のセラミック材で形成して、ピストン103を受ける窪
み112及び一体状のダイヤフラム115を生のベース部材10
2のプレス加工によって形成してから、結合部材を高温
で焼結する。このように、複数のダイヤフラム115を中
央通路108の周囲に均一に分散させたベース部材102を非
常に簡単に提供することができる。
【００２６】図９及び図10及び11の右側は、上記実施例
の変更例として、力測定器131のリング133として形成さ
れた単一のピストンを用い、ベース部材132に形成され
た対応の環状溝143にそのリング133を挿入して、リング
133と溝との間に形成されたＵ字形の環状ギャップ134に
エラストマー材を充填したさらなる実施例を示してい
る。このように、リング134は、図８の個別に分離配置
された複数のピストン103の集合体となっている。リン
グ133はエラストマー材を介してダイヤフラム145に作用
するが、このダイヤフラム145は環状溝の底部を形成し
ており、好ましくは均一で薄い壁厚であって、ベース部
材132と一体化させる。等間隔の角度位置に個別のセン
サ部分を形成するため、測定抵抗器136がダイヤフラム1
45の底側に取り付けられている。あるいは、溝143の底
の少なくとも３カ所を肉薄にすれば、これらの部分が対
応のセンサ位置ａ，ｂ，ｃ．．．にダイヤフラム145を
形成することができる。
【００２７】図９からわかるように、複数のピストン10
3を結合させてリング133のような一体形リングピストン
にすれば、リング133が単一の一体形部材として形成さ
れているので溝143へのエラストマー部材の充填がさら
に容易になるため、測定器131の製造がさらに簡単にな
る。ダイヤフラム145がベース部材132の底面全体に設け
られている場合、センサ位置ａ，ｂ，ｃ．．．の数を所
望通りに変更することが非常に簡単である。本実施例で
は、ベース部材132に中央通路138が設けられているが、
測定器131はディスク形、すなわち通路138を無くした形
状にすることもできる。
【００２８】図10は、個別のピストン103を分離配置し
た構造（左側）及び単一のピストンとして一体形リング
133を用いた構造（右側）の上記２つの実施例の縦断面
を示している。第１実施例（左側）では力導入ノブ107
から力が導入されるのに対して、第２実施例（右側）で
はリング形継ぎ目137からリング133へ力が導入される。
図10の左側は、機械部品の支持手段として測定器101を
用いた例を示している。すなわち、測定器101は固定ベ
ース109の上に載置されており、支持プレート10をノブ1
07の上に載置することによって、力Ｆを測定できる。プ
レート10は工作機械または自動車の部品でもよいが、油
圧シリンダを支持するために用いられたものでもよい。
斜め方向の力Ｆによってプレート10が横方向に変位する
のを防止するため、プレート10は通路108にはめ込まれ
ている。斜め方向の力Ｆは、センサ位置ａ，ｂ，
ｃ．．．に不均一に荷重を加える。このため、各センサ
位置で測定された個々の垂直方向の力成分の差から、セ
ンサ位置間の距離を考慮して力Ｆの印加方向を決定する
ことができる。このように、測定器101は、過剰な横方
向力のモニターとしても機能できる。
【００２９】図10の左側は、図８の実施例の変更例を示
しており、圧力センサはフレーム113に入れてベース部
材102に取り付けられた、交換が容易な圧力センサ105と
して構成されている。圧力センサ105は、米国特許第4,7
54,653号に詳細に説明されているようにしてエラストマ
ー材と接触している。しかし、一体形構造のダイヤフラ
ム115または145は、図８及び図10の右側に示されている
第２実施例の場合に好ましい。
【００３０】実際に、この実施例は、図10の右側に拡大
して示されているように、リング133（図９を参照）が
リング形溝にはめ込まれており、ダイヤフラム145がベ
ース部材132の底部と一体に形成されている。ベース部
材132からわずかに突出している継ぎ目137は、通路138
に挿通されているねじ付き連結部111を介してナット116
によって荷重が加えられる。測定器131は、ねじ付きボ
ルト212のの環状表面に当接している。このように、測
定器131はワッシャ形をしており、ナット116の固定力を
直接的に測定する。幾つかのセンサ位置ａ，ｂ，
ｃ．．．を角度方向に分散配置したリング形構造の測定
器131であることから、ねじ付き連結部111の周辺部にお
ける固定力の均一性を監視することができる。
【００３１】これに加えて、ナット116が固定配置され
て、図10に力矢印Ｂで示されているようにねじ付きボル
ト212を介して荷重が加えられる場合、ねじ付き連結部1
11に作用する曲げ力を測定することができる。そのよう
な曲げ力により、リング133の左側部分の荷重の方が右
側部分よりも強くなるので、右側センサ位置は、左側セ
ンサ位置よりも小さい荷重を測定する。このように、ね
じ付き連結部111の質的及び量的曲がりを監視すること
ができる。
【００３２】図11は、図８及び９の測定器101及び103の
それぞれ左半分及び右半分を下側から見た図である。図
11の左側には、個々のピストン103及びギャップ104が点
線で示されているのに対して、フレーム113に取り付け
られた圧力センサ105は一点鎖線で示されている。図11
の右側には、２つのセンサ位置ｂ’及びｃ’が120゜の
角度間隔をおいて示されており、センサ位置ａと合わせ
て３センサ位置構造を説明している。この場合も、リン
グ溝134及びリング133は点線で示されており、連続状の
ダイヤフラム145がベース部材132の底に形成されてい
る。もちろん、センサ位置の配置数を多くすれば、さら
に正確な測定を得ることができる。１つのセンサ位置が
脱落しても、装置は作動することができる。
【００３３】図12は、図８の実施例の変更例であり、図
１の力測定装置のセンサ本体155を各センサ位置に挿入
したものである。好ましくは、ベース部材122はセラミ
ック材で形成する。各センサ位置には、ピストン（また
はリング）153を受ける円筒形（またはリング形）窪み1
54よりも小径の下向きの開口157が設けられている。ポ
ット形センサ本体155が開口157に挿入され、そのリング
フランジ156がベース部材122の窪み154の底と係合して
いる。 図１及び２に詳細に示されているように、圧力
センサ155にはダイヤフラム165が設けられ、ピストン15
3とベース部材122との間、ピストン153の下方及びセン
サ155の内部空間151にはエラストマー材が充填されてい
る。エラストマー材は、センサ本体155をそれに挿入す
る前か、力測定装置の組み立て後、すなわちエラストマ
ー材を窪み154に充填する時に充填する。図８及び９の
実施例に対しては、複数のセンサ本体155が円周方向に
配置されることに注意する必要がある。
【００３４】図13は、図12の実施例の変更例を示してお
り、図１に示されているものと同様な圧力センサ175を
配置変更して用いられている。ベース部材172に円筒形
またはＵ字形の窪みが設けられており、ピストンまたは
リング173が円筒形（またはリング形）窪み174に挿入さ
れている。この実施例では、ピストン173の底側に２段
式の窪み182が形成されて、それにセンサ本体185が挿入
されており、センサ本体185の内部空間171にはエラスト
マー材が充填されており、これは底部分及び垂直方向ギ
ャップにも充填されている。センサ本体185のダイヤフ
ラム175は、窪み182の自由内側空間177を跨ぐように設
けられているので、力が加えられた時にわずかに曲がる
ことができる。無線信号伝達を用いない場合、電気リー
ド線（図示せず）が抵抗器176をピストン173から、好ま
しくは上向きに接続する。図８の実施例の場合のよう
に、センサ位置は、ピストン173の底側の対応の窪み182
にはめ込んで円周方向に配置された複数の圧力センサ18
5によって位置が定められている。図13の構造では、ベ
ース部材及びリング形ピストンの両方をセラミック材の
簡単なプレス加工で成形してから焼結して形成できるの
で、製造が特に簡単でコスト効率が高い。セラミック材
からなる圧力センサ185を挿入した後、ピストン173をベ
ース部材172に挿入すると同時に、泡を除いた状態でエ
ラストマー材を充填することは、米国特許第4,754,653
号に詳細に記載されている。個々の部材の成形及び焼結
と、セラミック材からなるそれらの結合については、本
発明の出願人に譲渡されている日本特許出願53886/'90
を参照されたい。
【発明の効果】上記構成になるので、本発明は、構造が
簡単でしかも横方向の力の影響を受けない、正確度が高
い力または圧力測定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例による力または圧力測定装
置の断面図である。
【図２】図１の装置の底面図である。
【図３】低圧用の圧力測定装置を示す第２実施例の断面
図である。
【図４】図３の装置の変更例を示している。
【図５および６】本発明による力または圧力測定装置の
さらなる実施例の断面図である。
【図７】図４または６の装置の使用例を示す概略図であ
る。
【図８】本発明による偏平形力測定器の実施例の斜視図
的断面図である。
【図９】図８と同様な測定器の第２実施例の斜視図的断
面図である。
【図10】図８及び９の２つの実施例の縦断面図である。
【図11】図10の実施例の底面図である。
【図12及び13】偏平形力測定器のさらなる実施例の重要
部分の縦断面図である。
【符号の説明】
１ 力または圧力測定装置 ２ センサ本体 2a フランジ手段 2d ダイヤフラム ３ ピストン ４ 環状ギャップ ５ エラストマー材 ６ 抵抗器
フロントページの続き (72)発明者 ハンス・ヴイルヘルム・ヘフナー ドイツ連邦共和国 8890・アイハツハーヴ アルヒスホーフエン フイヒテンヴエー ク・15 (72)発明者 ギユンター・ボツク ドイツ連邦共和国 8904 フリードベル ク・アウグスブルガー シユトラーセ・77

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 円筒形窪みを備えたポット形センサ本体
    と、 前記本体の上方円周端部に一体状に形成されたフランジ
    手段と、 前記窪み内に挿入されて、前記窪みの円筒形表面との間
    に狭い環状のギャップを形成しており、また底端面が前
    記窪みの底面との間に空間を形成しているピストンと、 前記窪みの底壁に一体状に形成されたダイヤフラムと、 前記ギャップ及び前記空間に充填されて、接触する表面
    に強力に付着したエラストマー材と、 前記ダイヤフラムの表面に取り付けられた圧力感知手段
    とを有していることを特徴とする力または圧力測定装
    置。
  2. 【請求項２】 中央に円筒形窪みを備え、その底部が圧
    力変換素子を設けたダイヤフラムとして一体状に形成さ
    れているハウジングと、 圧力変換素子と、 前記ハウジングの前記窪みに挿入されて、前記窪みの円
    筒形表面との間に狭い環状のギャップを形成しており、
    また端面が前記ダイヤフラムとの間に空間を形成してい
    るピストンと、 前記ギャップ及び前記空間に充填されて、接触する表面
    に強力に付着したエラストマー材と、 前記ピストンの自由端部に取り付けられた圧力導入プレ
    ートとを有しており、 前記ピストンの横断面積と前記圧力導入プレートの有効
    圧力面積とが大きく異なっていることを特徴とする圧力
    測定装置。
  3. 【請求項３】 周辺部付近に複数の窪みを互いに離して
    設けたプレート形のベース部材と、 前記窪みに挿入されて、前記窪みの対向表面との間に狭
    い環状のギャップを形成しているピストン手段と、 前記狭いギャップと、前記ピストンの底端部と前記窪み
    の底壁との間の空間とに充填されて、相互の接触する表
    面に強力に付着したエラストマー材と、 前記窪みの下方に配置されて、前記ピストン手段に加え
    られる力を感知するセンサ手段とを有していることを特
    徴とする偏平形力測定器。
JP3054192A 1990-02-02 1991-02-01 力または圧力測定装置 Pending JPH0599769A (ja)

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DE19904023747 DE4023747A1 (de) 1990-07-26 1990-07-26 Kraftmessvorrichtung
DE4023747.8 1990-07-26
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EP0440011A3 (en) 1992-06-03
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