JPH0829271A - 感圧センサ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 如何なる使用状態においても導通性を常に均
一に保つことのできる感圧センサ及びその製造方法を提
供する。 【構成】 絶縁体２の表面に螺旋状の溝２ａを形成し、
この溝２ａに第２導電体４を保持させることにより、第
２導電体４の位置ずれを確実に防止することができる。
また、未硬化状態の絶縁体２に第２導電体４を螺旋状に
巻き付けて絶縁体２の表面に埋め込むことにより、第２
導電体４を絶縁体２の表面に容易に保持させることがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、外圧が加わることによ
って電気的に導通する線状の感圧センサ及びその製造方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の感圧センサとしては、例
えば実公昭３６−８３５６号公報に記載されているよう
に、絶縁性の紐が螺旋状に巻回された線状導電体を筒状
導電体で覆い、外圧が加わると紐の隙間を介して各導電
体が短絡して電気的に導通するように構成されたものが
知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ように構成された感圧センサでは、長期的な使用や同一
部分の集中的な押圧によって絶縁紐が位置ずれを生じ、
導通性に部分的なムラが発生する恐れがあった。このよ
うな場合、各導電体が僅かな圧力で短絡したり、或いは
全く短絡しない部分が生ずるなど、感圧センサとしての
信頼性を損なうという問題点があった。

【０００４】本発明は前記問題点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、如何なる使用状態に
おいても導通性を常に均一に保つことのできる感圧セン
サ及びその製造方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するために、請求項１では、表面に長手方向に連続した
少なくとも一つの溝を有する弾性の線状絶縁体と、前記
絶縁体の表面を覆う第１導電体と、前記絶縁体の溝に第
１導電体との間に若干の隙間を有して保持された第２導
電体と、第１導電体の表面を覆う被覆体とを備えた感圧
センサを構成している。

【０００６】また、請求項２では、請求項１記載の感圧
センサにおいて、前記第２導電体を抵抗性を有する導電
体から構成している。

【０００７】また、請求項３では、表面に長手方向に連
続した少なくとも一つの溝を有する弾性の線状絶縁体
と、前記絶縁体の表面を覆う第１導電体と、前記絶縁体
の溝に第１導電体との間に若干の隙間を有して保持され
た抵抗性の第２導電体と、第１導電体の表面を覆う感圧
導電体と、感圧導電体の表面を覆う第３導電体と、第３
導電体の表面を覆う被覆体とを備えた感圧センサを構成
している。

【０００８】また、請求項４では、請求項１、２または
３記載の感圧センサにおいて、前記絶縁体の内部に弾性
を有する芯線を埋設している。

【０００９】また、請求項５では、請求項１、２、３ま
たは４記載の感圧センサにおいて、前記絶縁体の溝を螺
旋状に形成している。

【００１０】また、請求項６では、線状に形成された絶
縁体と、絶縁体の表面を覆う第１導電体と、絶縁体の表
面に第１導電体との間に若干の隙間を有して保持された
第２導電体とを備えた感圧センサの製造方法において、
前記絶縁体を押出し成形した後、未硬化状態の絶縁体に
第２導電体を所定の張力を付与しながら螺旋状に巻き付
けて絶縁体の表面に埋め込み、この状態で絶縁体を硬化
させるようにしている。

【００１１】

【作用】請求項１の感圧センサによれば、任意の位置に
外圧が加わると絶縁体が弾性変形し、第２導電体と第１
導電体とが接触して導通状態となる。この場合、第２導
電体は絶縁体の溝に保持されているため、如何なる使用
状態においても第２導電体が位置ずれを生ずることはな
い。

【００１２】また、請求項２の感圧センサによれば、請
求項１の作用に加え、絶縁体が抵抗性を有することか
ら、押圧位置に応じて抵抗値を変化させる可変抵抗スイ
ッチとして用いることが可能である。

【００１３】また、請求項３の感圧センサによれば、任
意の位置に外圧が加わると絶縁体が弾性変形し、第２導
電体と第１導電体とが接触して導通状態となる。この場
合、第２導電体は絶縁体の溝に保持されているため、如
何なる使用状態においても第２導電体が位置ずれを生ず
ることはない。また、第２導電体と第１導電体との導通
と同時に、第１導電体と第３導電体とが感圧導電体を介
して短絡することから、第２導電体と第１導電体を可変
抵抗スイッチとして用いれば、抵抗値の変化による押圧
位置の検知と、感圧導電体の圧縮による押圧力の検出が
可能となる。

【００１４】また、請求項４の感圧センサによれば、請
求項１、２または３の作用に加え、絶縁体に埋設された
芯線によって曲げ方向に適度な強度と弾力性が付与され
る。

【００１５】また、請求項５の感圧センサによれば、請
求項１、２、３または４の作用に加え、第２導電体が螺
旋状に保持されていることから、軸方向及び周方向の何
れに対しても導電性が均一になる。

【００１６】また、請求項６の感圧センサの製造方法に
よれば、絶縁体を押出し成形した後、未硬化状態の絶縁
体に第２導電体を所定の張力を付与しながら螺旋状に巻
き付けて絶縁体の表面に埋め込み、この状態で絶縁体を
硬化させることにより、絶縁体の表面に第２導電体が保
持される。

【００１７】

【実施例】図１及び図２は本発明の第１の実施例を示す
もので、図１は感圧センサの一部破断斜視図、図２はそ
の部分拡大断面図である。

【００１８】この感圧センサは、線状に形成された芯線
１と、芯線１を覆う線状の絶縁体２と、絶縁体２の表面
を覆う第１導電体３と、絶縁体２の表面に螺旋状に保持
された第２導電体４と、第１導電体３の表面を覆う被覆
体５とからなり、これらの構成部材は互いに同軸状に形
成されている。

【００１９】芯線１は合成樹脂撚糸等からなり、感圧セ
ンサ全体に引張り剛性及び曲げ方向の強度を付与してい
る。

【００２０】絶縁体２はシリコーンゴム等のように弾性
及び絶縁性を有する部材からなり、芯線１を内部に埋設
している。また、絶縁体２の表面には長手方向に連続し
た螺旋状の溝２ａが形成されている。

【００２１】第１導電体３は錫メッキ銅線の細線からな
り、絶縁体２の周囲に編み上げられている。

【００２２】第２導電体４は錫メッキ銅線の単線からな
り、絶縁体２の溝２ａに螺旋状に保持されている。その
際、絶縁体２の溝２ａに保持された第２導電体４は、図
２に示すように絶縁体２の表面、即ち第１導電体３との
間に若干の隙間ｄを有しており、外圧が加わったときだ
け第１導電体３と接触するようになっている。

【００２３】被覆体５はシリコーンゴム等のように弾性
及び絶縁性を有する部材からなり、感圧センサの外部シ
ースを形成している。

【００２４】以上のように構成された感圧センサにおい
ては、任意の位置に外圧が加わると被覆体５及び第１導
電体３が押圧されて絶縁体２が弾性変形し、第２導電体
４と第１導電体３とが接触して導通状態となる。この場
合、第２導電体４は絶縁体２の溝２ａに保持されている
ため、如何なる使用状態においても第２導電体４が位置
ずれを生ずることはない。

【００２５】このように、本実施例の感圧センサによれ
ば、絶縁体２の表面に螺旋状の溝２ａを形成し、この溝
２ａに第２導電体４を保持させるようにしたので、第２
導電体４の位置ずれを確実に防止することができ、如何
なる使用状態においても導通性を常に均一に保つことが
できる。また、絶縁体２に埋設された芯線１によって曲
げ方向に適度な強度と弾力性が付与されるので、耐久性
及び取扱性を向上させることができる。更に、第２導電
体４が螺旋状に保持されていることから、軸方向及び周
方向の何れに対しても導電性を均一にすることができ、
感圧センサとしての信頼性を高めることができる。

【００２６】尚、前記実施例では断面円形の感圧センサ
を示したが、偏平状のものであっても本発明の適用は十
分可能である。また、前記実施例では第２導電体４を螺
旋状に保持した例を示したが、直線状に延びる複数の第
２導電体を周方向に配列し、これらを保持する直線状の
多数の溝を絶縁体の表面に形成するようにしてもよい。
更に、感圧センサの可撓性を高めたい場合は芯線１を省
略してもよい。

【００２７】ところで、前記第２導電体４を金属合金材
料（ニクロム、マンガニン、コンスタンタンまたはエバ
ノーム等）のように抵抗性を有する導電体から形成すれ
ば、例えば実公平５−１９９２７号公報に記載されてい
るように感圧センサを可変抵抗スイッチとして用いるこ
とができる。即ち、図３に示すように第２導電体４及び
第１導電体３をそれぞれ端子６，７に接続し、感圧セン
サの任意の位置Ａに外圧が加わって第２導電体４と第１
導電体３とが導通した場合、第２導電体４の抵抗値を
Ｒ、その長さをＬ、押圧位置Ａから端子６側の端部まで
の距離をＬ1 とすると、端子６，７を介して図示しない
検出回路で検出される抵抗値Ｒａは（Ｒ・Ｌ1 ）／Ｌと
なる。この場合、抵抗値Ｒａの値は距離をＬ1 に比例す
るので、抵抗値Ｒａの値に基づいて押圧位置Ａを知るこ
とができる。

【００２８】また、図４は本発明の第２の実施例を示す
もので、同図は感圧センサの一部破断斜視図である。

【００２９】この感圧センサは、線状に形成された芯線
１０と、芯線１０を覆う線状の絶縁体１１と、絶縁体１
１の表面を覆う第１導電体１２と、絶縁体１１の表面に
螺旋状に保持された第２導電体１３と、第１導電体１２
の表面を覆う感圧導電体１４と、感圧導電体１４の表面
を覆う第３導電体１５と、第３導電体１５を覆う被覆体
１６とからなり、これらの構成部材は互いに同軸状に形
成されている。

【００３０】芯線１０は合成樹脂撚糸等からなり、感圧
センサ全体に引張り剛性及び曲げ方向の強度を付与して
いる。

【００３１】絶縁体１１はシリコーンゴム等のように弾
性及び絶縁性を有する部材からなり、芯線１０を内部に
埋設している。また、絶縁体１１の表面には長手方向に
連続した螺旋状の溝１１ａが形成されている。

【００３２】第１導電体１２は錫メッキ銅線の細線から
なり、絶縁体１１の周囲に編み上げられている。

【００３３】第２導電体１３は金属合金材料（ニクロ
ム、マンガニン、コンスタンタンまたはエバノーム等）
のように抵抗性を有する導電体の単線からなり、絶縁体
１１の溝１１ａに前記実施例と同様に保持されている。

【００３４】感圧導電体１４は、例えばシリコーンゴム
等の弾性体からなる基材に人造黒鉛粒子からなる導電性
粒体を混入させたもので、非加圧状態では電気的に絶縁
性を示し、加圧されるとシリコーンゴム中の導電性粒体
が互いに接触して抵抗値が低下するようになっている。

【００３５】第３導電体１５は錫メッキ銅線の細線から
なり、感圧導電体１４の周囲に編み上げられている。

【００３６】被覆体１６はシリコーンゴム等のように弾
性及び絶縁性を有する部材からなり、感圧センサの外部
シースを形成している。

【００３７】以上のように構成された感圧センサにおい
ては、任意の位置に外圧が加わると被覆体１６、第３導
電体１５、感圧導電体１４及び第１導電体１２が押圧さ
れて絶縁体１１が弾性変形し、第２導電体１３と第１導
電体１２とが接触して導通状態となる。この場合、第２
導電体１３は絶縁体１１の溝１１ａに保持されているた
め、如何なる使用状態においても第２導電体１３が位置
ずれを生ずることはない。また、第２導電体１３と第１
導電体１２との導通と同時に、第１導電体１２と第３導
電体１５とが感圧導電体１４を介して短絡することか
ら、第３導電体１５と第１導電体１２を前記実施例のよ
うに可変抵抗スイッチに適用すれば、抵抗値の変化によ
る押圧位置の検知と、感圧導電体１５の圧縮による押圧
力の検出が同時に可能となる。

【００３８】ところで、前記第１及び第２の実施例の感
圧センサでは、絶縁体２，１１に形成した溝２ａ，１１
ａに第２導電体４，１２を保持させるようにしたが、本
発明の感圧センサは以下に示す方法によっても製造する
ことができる。

【００３９】まず、例えば第１の実施例の絶縁体２を押
出し成形した後、未硬化状態の絶縁体２に、図５に示す
ように第２導電体４を所定の張力を付与しながら螺旋状
に巻き付けて絶縁体２の表面に埋め込み、この状態で絶
縁体２を硬化させることにより、絶縁体２の表面に第２
導電体４が保持される。また、第２の実施例についても
全く同様である。

【００４０】このように、本実施例の感圧センサの製造
方法によれば、未硬化状態の絶縁体２に第２導電体４を
螺旋状に巻き付けて絶縁体２の表面に埋め込むようにし
たので、第２導電体４を絶縁体２の表面に容易に保持さ
せることができ、生産性の向上に極めて有利である。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の感圧セ
ンサによれば、導電体の位置ずれを確実に防止すること
ができるので、如何なる使用状態においても導通性を常
に均一に保つことができる。

【００４２】また、請求項２の感圧センサによれば、請
求項１の効果に加え、押圧位置に応じて抵抗値を変化さ
せる可変抵抗スイッチとして用いることができるので、
押圧位置を検知可能なセンサに適用することができる。

【００４３】また、請求項３の感圧センサによれば、導
電体の位置ずれを確実に防止することができるので、如
何なる使用状態においても導通性を常に均一に保つこと
ができる。また、導電体の抵抗値の変化による押圧位置
の検知と同時に、感圧導電体の圧縮による押圧力も検出
することができるので、多目的なセンサに適用すること
ができる。

【００４４】また、請求項４の感圧センサによれば、請
求項１、２または３の効果に加え、曲げ方向に適度な強
度と弾力性を付与することができるので、耐久性及び取
扱性を向上させることができる。

【００４５】また、請求項５の感圧センサによれば、請
求項１、２、３または４の効果に加え、軸方向及び周方
向の何れに対しても導電性を均一にすることができるの
で、感圧センサとしての信頼性を高めることができる。

【００４６】また、請求項６の感圧センサの製造方法に
よれば、導電体を絶縁体の表面に容易に保持させること
ができるので、生産性の向上に極めて有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す感圧センサの一部
破断斜視図

【図２】感圧センサの部分拡大断面図

【図３】可変抵抗スイッチに用いた例を示す概略図

【図４】本発明の第１の実施例を示す感圧センサの一部
破断斜視図

【図５】感圧センサの製造方法を示す側面図

【符号の説明】

１…芯線、２…絶縁体、２ａ…溝、３…第１導電体、４
…第２導電体、５…被覆体、１０…芯線、１１…絶縁
体、１１ａ…溝、１２…第１導電体、１３…第２導電
体、１４…感圧導電体、１５…第３導電体、１６…被覆
体。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面に長手方向に連続した少なくとも一
   つの溝を有する弾性の線状絶縁体と、 前記絶縁体の表面を覆う第１導電体と、 前記絶縁体の溝に第１導電体との間に若干の隙間を有し
   て保持された第２導電体と、 第１導電体の表面を覆う被覆体とを備えたことを特徴と
   する感圧センサ。
2. 【請求項２】 前記第２導電体を抵抗性を有する導電体
   から構成したことを特徴とする請求項１記載の感圧セン
   サ。
3. 【請求項３】 表面に長手方向に連続した少なくとも一
   つの溝を有する弾性の線状絶縁体と、 前記絶縁体の表面を覆う第１導電体と、 前記絶縁体の溝に第１導電体との間に若干の隙間を有し
   て保持された抵抗性の第２導電体と、 第１導電体の表面を覆う感圧導電体と、 感圧導電体の表面を覆う第３導電体と、 第３導電体の表面を覆う被覆体とを備えたことを特徴と
   する感圧センサ。
4. 【請求項４】 前記絶縁体の内部に弾性を有する芯線を
   埋設したことを特徴とする請求項１、２または３記載の
   感圧センサ。
5. 【請求項５】 前記絶縁体の溝を螺旋状に形成したこと
   を特徴とする請求項１、２、３または４記載の感圧セン
   サ。
6. 【請求項６】 線状に形成された絶縁体と、絶縁体の表
   面を覆う第１導電体と、絶縁体の表面に第１導電体との
   間に若干の隙間を有して保持された第２導電体とを備え
   た感圧センサの製造方法において、 前記絶縁体を押出し成形した後、 未硬化状態の絶縁体に第２導電体を所定の張力を付与し
   ながら螺旋状に巻き付けて絶縁体の表面に埋め込み、 この状態で絶縁体を硬化させることを特徴とする感圧セ
   ンサの製造方法。