JPH0750685Y2 - 静電容量式荷重センサー - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は、各種の重量を検出することに使用される静電
容量式荷重センサーに関するものである。

〈従来の技術〉 従来のこの種静電容量式荷重センサー実施例は第２図に
示すように、可動電極3,固定電極６が共に厚膜印刷によ
り形成されているが電極の資材費，印刷焼成工程費が高
コストであると共に、絶縁性可動電極基板２は通常アル
ミナ等のセラミックスのため、過大荷重がかかったとき
に、ワレ等の破損が生ずる場合があり、絶縁性可動電極
基板２の変位をある一定以上にしないためのストッパー
機構が無く、過大荷重に対する信頼性に欠けるという欠
点があった。

〈考案の目的〉 本考案は、これらの欠点を除去するため、固定電極とし
て金属板を用い、金属板の可動電極側の面の中心に突起
を設ける様にしたもので、低コスト，高信頼性の静電容
量式荷重センサーを提供することを目的とする。

〈考案の構成〉 本考案によれば、金属板により構成された固定電極と、
前記固定電極に所定の空隙をおいて設けられ、絶縁性基
板に電極が厚膜印刷されて成る可動電極と、前記固定電
極と前記絶縁性基板との間であって前記可動電極の周囲
に介在して前記所定の空隙を形成するためのリング状の
スペーサとを含み、前記可動電極のほぼ中央に対応する
前記固定電極上には、絶縁性材料から成る突起を設けた
ことを特徴とする静電容量式荷重センサーが得られる。

〈作用〉 突起をストッパーとして可動電極が弾性限界以上に屈曲
しないようにする。

〈実施例〉 第１図に本考案の一実施例を示す。絶縁性可動電極基板
８に印刷されている可動電極９と、固定電極金属板11の
突起12がついている面とがスペーサー10を介してむき合
うことにより空気コンデンサー７を形成している。

本考案は、第１図における可動電極９と固定電極金属板
11のふたつの電極が構成する空気コンデンサー７の静電
容量が、外力による絶縁性可動電極基板８の変位によ
り、変化することを利用して、荷重を静電容量に変換す
るものであり、その静電容量Ｃは Ｃ＝εS/d …式（１） で与えられる。ここで、εは空気の誘電率,Sは可動電極
９の面積,dは可動電極９と固定電極金属板11との間の距
離である。ただし、突起12は微少であるとしてこれを無
視する。

従来のこの種の静電容量式荷重センサーでは、可動電極
および固定電極の２つとも、厚膜印刷によって形成され
ており、電極の資材費や印刷焼成の工程費が高くなる傾
向にあったが、本考案においては、一方の固定電極を金
属板により構成することにより、構造が簡素になり、ま
た、従来のような電極形成のための印刷処理工程が半減
されて、製造工程の簡略化が実現される。

特に、本考案においては、可動電極および固定電極の二
電極のうち、撓み機能が不要な固定電極のみを一枚の金
属板で構成している点と、二電極間の空隙を形成するた
めのスペーサーおよび絶縁性基板への過負荷防止用の突
起を、二電極とは別個に設けている点との二点により、
固定電極としての金属板自体は、撓み機能を持たせるた
めの薄肉部、スペーサおよび突起を含むような特別で複
雑な形状である必要はなく、勿論、エッチング等によっ
て複雑な形状に加工する必要もない。したがって、固定
電極を金属板により構成したことによる構造の簡素化や
製造工程の簡略化がより一層際立つ。

また、第２図に示したような従来の形式では、可動電極
の形成された絶縁性基板の弾性限界に対しての対策がな
されていなかったが、本考案においては、固定電極側、
即ち、固定電極金属板11に突起12を形成することによっ
て、突起12によるストッパー機能が作用し、セラミック
等から成る絶縁性可動電極基板８を所定変位以上に、即
ち、弾性限界以上に屈曲させないようにすることがで
き、絶縁性可動電極基板８およびこれに形成された可動
電極９の破損に対しての信頼性が高い。

しかも、本考案において、ストッパ部材としての突起12
は、絶縁性可動電極基板８にではなく、固定電極金属板
11に設けているため、絶縁性可動電極基板８および可動
電極９が平坦な板状を呈する簡素な構造になり、本静電
容量式荷重センサーを使用する際に、その撓み動作に支
障が生ずることがなく、荷重センサーとしての信頼性に
優れている。

〈考案の効果〉 以上本考案によれば、従来よりも低コストで過大印加荷
重に対して信頼性の高い静電容量式荷重センサーを提供
できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による固定電極として金属を用いその中
心に突起を設けた静電容量式荷重センサーの断面図，分
解図を示す。 図において、7:空気コンデンサー、8:絶縁性可動電極基
板、9:可動電極、10:スペーサー、11:固定電極金属板、
12:突起。 第２図は従来方式による静電容量式荷重センサー断面
図，分解図を示す。 図において、1:空気コンデンサー、2:絶縁性可動電極基
板、3:可動電極、4,4′：スペーサー、5:絶縁性固定電
極基板、6:固定電極。 仮に、絶縁性可動電極基板８に突起12を設けることによ
り絶縁性可動電極基板８の撓み部分が肉厚の部分と肉薄
の部分との段差形状となる場合には、肉厚の部分と肉薄
の部分とが均一に撓まない虞がある。この結果、荷重検
出にばらつきが生じ、荷重センサーとしての信頼性に劣
ることになる。そして、この問題点の対策として、肉厚
の部分と肉薄の部分とが均一に撓むようにするために
は、絶縁性可動電極基板８の断面形状を、応力が緩和す
るように複雑な形状に設定する必要があり、構造が複雑
になるばかりか、製造工程も繁雑となる。 また、突起12は、固定電極金属板11に対して、例えば、
スクリーン印刷法を用い、スペーサー10と同一工程にて
簡単に形成できるため、この点においても、製造工程の
簡略化が実現できる。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】金属板により構成された固定電極と、前記
   固定電極に所定の空隙をおいて設けられ、絶縁性基板に
   電極が厚膜印刷されて成る可動電極と、前記固定電極と
   前記絶縁性基板との間であって前記可動電極の周囲に介
   在して前記所定の空隙を形成するためのリング状のスペ
   ーサとを含み、前記可動電極のほぼ中央に対応する前記
   固定電極上には、絶縁性材料から成り、前記絶縁性基板
   の変位を所定量に規制するストッパとしての突起を設け
   たことを特徴とする静電容量式荷重センサー。