JPH0736010U - 曲げセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 対象物の微小な曲げを高精度に検出でき、か
つ一方で対象物の大きな曲げ量に対しても破損されるこ
とがない曲げセンサを得る。 【構成】 可撓性のある絶縁基板１上に一対の電極２を
形成し、かつこれら電極２間にわたって絶縁基板１と一
体的にリニアポリマー抵抗体３の薄膜を形成して曲げセ
ンサを構成する。リニアポリマー抵抗体３の曲げに対す
る抵抗値の直線的な変化特性により、少ない曲げ量に対
する抵抗値の変化を高精度に検出でき、かつリニアポリ
マー抵抗体を樹脂をベースとして構成することでその曲
げによるクラックの発生を防止して耐久性を改善する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は対象物の曲げを電気的に検出するために用いる曲げセンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、対象物の曲げを簡易的にしかも電気的に検出するための曲げセンサとし て、可撓性のある絶縁基板上に一対の電極を形成し、これら電極間にわたってカ ーボン等の抵抗体皮膜を絶縁基板と一体に形成したものがある。この曲げセンサ では、絶縁基板を対象物に貼り付けておき、対象物に曲げが生じたときに絶縁基 板が曲げられ、これと共に抵抗体皮膜が曲げられて内部に歪みが生じることで電 極間の抵抗値が変化される。したがって、この抵抗値を検出すれば、対象物の曲 げ量が検出できる。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

この従来の曲げセンサでは、曲げ量（曲げ角：以下同じ）に対する抵抗値の変 化率が少ないため、微小な曲げ量を高精度に検出することが難しい。特に、曲げ 量に対する抵抗値の変化率特性が非線形をしているため、曲げ量を高精度に検出 することが難しい。また、カーボン抵抗皮膜は可撓性が少ないため、曲げ量が大 きい場合には内部歪みが増大して抵抗皮膜にクラックが発生し、センサが破損さ れるという問題がある。 本考案の目的は、微小な曲げを高精度に検出できる一方で、大きな曲げ量に対 しても破損することがない曲げセンサを提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

本考案は、可撓性のある絶縁基板上に一対の電極を形成し、かつこれら電極間 にわたって絶縁基板と一体的にリニアポリマ抵抗体の薄膜を形成して曲げセンサ を構成する。 また、板状に形成した感圧導電性弾性体の両端面にそれぞれ可撓性電極を形成 して曲げセンサを構成する。

【０００５】

【実施例】

次に、本考案について図面を参照して説明する。図１は本考案の第１実施例の 斜視図である。可撓性のある絶縁性の高分子フィルムからなる絶縁基板１上にＣ ｕやＡｇ等をパターン印刷して一対の電極２を形成し、これら電極２間にわたっ てリニアポリマー抵抗体３の皮膜を印刷技術により形成する。更に、前記電極２ とリニアポリマー抵抗体３を覆うようにシリコーン等のカバーコート４を施して いる。更に、この実施例では絶縁基板１の裏面には、ステンレスやリン青銅等の 金属薄板５を貼り付けている。 前記リニアポリマー抵抗体３は、樹脂材をベースとし、これに抵抗用カーボン 材の粉体或いは粒体と、フィラー、溶剤等の添加材を混合したものである。この リニアポリマー抵抗体は外力によって曲げ変形されたときに、その曲げ変形に伴 ってベース内に混合されているカーボン粒子の粒子間隔が変化されることで、抵 抗体全体としての抵抗値が変化されるように構成されている。

【０００６】 この曲げセンサを用いて対象物の曲げ量を検出する場合には、絶縁基板１を対 象物に貼り付けた上で、曲げセンサを用いて図２のような回路を構成する。同図 において、１０は前記曲げセンサ、ＶＲは調整抵抗、Ａ／Ｄはアナログ・ディジ タルコンバータ、ＣＰＵはマイクロコンピュータである。 したがって、対象物の曲げと一体的に絶縁基板１に曲げが生じると、これと共 にリニアポリマー抵抗体３にも曲げが生じ、電極２間の抵抗値が変化される。こ れにより、曲げセンサ１０の抵抗値が対象物の曲げ量変化に応じて変化され、電 源電圧ＶＣＣを調整抵抗ＶＲと曲げセンサ１０とで分圧したＡ／Ｄの入力電圧が 変化され、ＣＰＵから出力されるデータ値が変化される。

【０００７】 そして、リニアポリマー抵抗体３の曲げ量に対する抵抗値の変化特性は図３の ように直線に近い特性をしているため、曲げ量の大小に関わらず一定の曲げ量変 化に対して略一定の抵抗値変化を得ることができる。この場合、リニアポリマー 抵抗体３の真直状態を基準として、曲げ量（曲げ角度）に対する抵抗値特性に方 向性がある。即ち、図示の下側に曲げたとき（＋θ）は抵抗値が増大し、上側に 曲げたとき（−θ）に減少する。この抵抗値特性を利用することで、対象物の曲 げ方向をも検出することができる。 また、リニアポリマー抵抗体３は樹脂材をベースとしているため、絶縁基板１ の曲げに追従して容易に曲げ変形され、この追従によってリニアポリマー抵抗体 にクラックが生じることもなく、高い信頼性を得ることができる。

【０００８】 なお、この実施例では絶縁基板１の裏面に設けた金属薄板５により絶縁基板１ の曲げに対する強度を高め、繰り返しの曲げに対する信頼性を確保する。 或いは、金属薄板を設ける代わりに、図４に断面構造を示すように、絶縁基板 １に形成する電極２と同時に、リニアポリマー樹脂を形成する領域に補強用金属 膜６を形成しておき、この補強用金属膜６の上に絶縁レジスト膜７を形成し、そ の上にリニアボリマー樹脂３の皮膜を形成するようにしてもよい。

【０００９】 図５は本考案の第２実施例の１部を破断した斜視図である。この実施例では、 絶縁基板１１の上に銅等の金属材を用いて皮膜状に下側電極１２を形成し、この 下側電極１２上にリニアポリマー抵抗体１３の皮膜を形成する。更に、この上に 皮膜状に上側電極１４を形成し、カバー用の絶縁膜１５を形成する。そして、前 記上下の電極１２，１４でリニアポリマー抵抗体１３をサンドイッチした構成と する。 この構成においても、曲げにより抵抗値が変化される素材としてリニアポリマ ー抵抗体を用いているので、曲げに対する耐久性が高く、かつ微小な曲げを高精 度に検出することができる。

【００１０】 なお、図５の曲げセンサを複数枚、例えば図６のように２枚重ねて一体化した 構成としてもよい。そして、上側に配置されたセンサの下側電極１２Ｕと、下側 に配置されたセンサの上側電極１４Ｄとをそれぞれ導通させ、かつ上側のセンサ の上側電極１４Ｕと下側のセンサの下側電極１２Ｄとから抵抗値を取り出すよう にする。そして、この抵抗値を利用して抵抗値に比例した電圧を取り出すように 回路を構成すれば、図７に実線で示すような出力電圧を得ることができる。この 出力電圧の特性は、個々のセンサの抵抗値を利用して得られる出力電圧特性（同 図の破線）を加算した値となり、曲げ量に対する抵抗値の変化率を増大させ、曲 げ量を高感度に検出することが可能になる。

【００１１】 図８は本考案の第３実施例の斜視図である。この曲げセンサは、板状に形成し た感圧導電弾性体２１の両端面に、可撓性のある電極２２をそれぞれ一体に形成 した構成とされている。前記感圧導電弾性体２１としては、シリコーン系弾性体 に粉体，粒状の導電性カーボンの両方または一方を分散させ、必要に応じて無機 質のフィラーを混合したものが用いられる。 この感圧導電弾性体２１は、本来は圧力によって感圧導電弾性体が弾性変形し たときの抵抗値の変化を検出するものであるが、前記したように薄板状に形成す ることにより、センサに曲げが生じて感圧導電弾性体が湾曲されたときの内部歪 みによっても抵抗値が変化されるため、これを利用することで曲げセンサとして 機能させることができる。図９はその曲げ量と抵抗値の変化特性を示す図である 。 なお、電極は薄板状に形成した感圧導電弾性体の両側面に形成しても略同様に 曲げセンサとして利用することができる。

【００１２】 次に、前記した各曲げセンサの応用例を説明する。図１０は第１の応用例であ り、防犯センサに適用した例である。即ち、曲げセンサ１０の一端部をドア枠３ １に固定し、他端部をドア扉３２の一側部に臨ませたものである。この曲げセン サ１０には、図２に例示したような回路を接続し、ＣＰＵの先端を警報回路等に 接続してある。 このように構成すれば、ドア扉３２が開いたときにドア扉３２が曲げセンサ１ ０の他端部に接触して曲げセンサ１０を曲げるため、曲げセンサ１０の抵抗値が 変化され、回路に設けられたＣＰＵからの信号が変化して警報回路を駆動し、ド アの開放を報知することができる。 同様の趣旨で、図１１のように、例えば商店等のノレン３３の一部に曲げセン サ１０を貼り付けておき、来店したお客がノレン３３に触れたときに、ノレン３ ３と共に曲げセンサ１０が曲げ変形されて抵抗値が変化されるため、これにより 報知器等を鳴動させることで、お客の来店を知ることができる。

【００１３】 図１２は工場等における梱包物を分類するための検出器に用いたものであり、 梱包物３４が搬送されるコンベア３５の上側に曲げセンサ１０を垂架させている 。このため、搬送される梱包物３４が曲げセンサ１０に触れたときに、曲げセン サ１０が曲げられ、その抵抗値の変化により梱包物３４を検出することができる 。更に、これに加えて、曲げセンサ１０は梱包物３４の大きさによって曲げ量が 相違するため、曲げセンサ１０の抵抗値を検出することで、梱包物３４の大きさ をも判別することが可能となる。

【００１４】 図１３は給湯器の排気センサに用いた例であり、給湯器３６の排気路３７に曲 げセンサ１０を垂架しておく。排気ファン３８が駆動して排気が行われていると きには排気流によって曲げセンサ１０が曲げられるため、その抵抗値の変化を検 出することで正しい排気が行われていることを確認することができる。 図１４は釣り竿３９の複数箇所に曲げセンサ１０を設けている。実際には、吊 り竿３９の該当箇所の内部に曲げセンサを貼り付け、釣り竿の内部を通して配線 を行っている。釣り竿が曲げられるとき、例えば魚が針に掛かったときの釣り竿 ３９の撓みにより曲げセンサ１０が選択的に、或いはそれぞれが異なる量で曲げ られるため、各曲げセンサ１０の抵抗値の変化により魚が針に掛かったことを自 動的に検出することが可能となる。 その他に、対象物の曲がり程度を検出することが好ましい場合、例えばゴルフ ラブのシャフトに曲げセンサを貼り付けることで、シャフトの曲がり程度を検出 し、プレイヤに最適なゴルフクラプを選定する際の参考にする等、種々の応用が 可能である。

【００１５】

【考案の効果】 以上説明したように本考案は、可撓性のある絶縁基板上に一対の電極を形成し 、かつこれら電極間にリニアポリマー抵抗体の薄膜を形成して曲げセンサを構成 しているので、リニアポリマー抵抗体の曲げ量に対する抵抗値変化の直線特性に よって小角度の曲げを高精度に検出することができる。また、リニアポリマー抵 抗体は樹脂をベースに形成されるため、曲げに対する強度が高く、クラックの発 生が抑制され、耐久性が改善される。 また、感圧導電性弾性体の両面にそれぞれ可撓性電極を形成して曲げセンサを 構成しているので、曲げに対する強度が高く、耐久性が改善される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の曲げセンサの第１実施例の概略斜視図
である。

【図２】曲げセンサを用いて抵抗値の変化を検出するた
めに用いる回路の一例を示す回路図である。

【図３】リニアポリマー抵抗体の曲げ量に対する抵抗値
の変化特性を示す図である。

【図４】本考案の曲げセンサの変形例の断面図である。

【図５】本考案の曲げセンサの第２実施例の一部破断斜
視図である。

【図６】図５の変形例の断面図である。

【図７】図６の曲げセンサの曲げ量に対する抵抗値の変
化特性を示す図である。

【図８】本考案の曲げセンサの第３実施例の斜視図であ
る。

【図９】図８の曲げセンサの曲げ量に対する抵抗値の変
化特性を示す図である。

【図１０】本考案の曲げセンサを防犯装置に用いた応用
例を示す概略図である。

【図１１】本考案の曲げセンサを来客検出器として用い
た応用例を示す概略図である。

【図１２】本考案の曲げセンサを工場の梱包分類用に用
いた応用例を示す概略図である。

【図１３】本考案の曲げセンサを排気検出器に用いた応
用例を示す概略図である。

【図１４】本考案の曲げセンサを釣り竿の魚つり上げ検
出器として用いた応用例を示す概略図である。

【符号の説明】

１ 絶縁基板 ２ 電極 ３ リニアポリマー抵抗体 ４ カバーコート ５ 金属薄板 １１ 絶縁基板 １２ 下側電極 １３ リニアポリマー抵抗体 １４ 上側電極 １５ カバーコート ２１ 感圧導電弾性体 ２２ 電極

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 可撓性のある絶縁基板上に一対の電極を
   形成し、かつこれら電極間にわたって前記絶縁基板と一
   体的にリニアポリマ抵抗体膜を形成したことを特徴とす
   る曲げセンサ。
2. 【請求項２】 感圧導電性弾性体を板状に形成し、この
   感圧導電性弾性体の両端面にそれぞれ可撓性電極を形成
   したことを特徴とする曲げセンサ。