JPH11230836A - Load sensor - Google Patents

Load sensor

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JPH11230836A
JPH11230836A JP2866798A JP2866798A JPH11230836A JP H11230836 A JPH11230836 A JP H11230836A JP 2866798 A JP2866798 A JP 2866798A JP 2866798 A JP2866798 A JP 2866798A JP H11230836 A JPH11230836 A JP H11230836A
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pair
electrodes
load sensor
plates
case
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Shinichi Hayashi
伸一 林
Junichi Suzuka
純一 鈴鹿
Yoshihiko Yukimura
由彦 幸村
Masaru Kondo
勝 近藤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a load sensor in which the insulation resistance between electrodes does not drop much, even after the sensor is exposed to a high- temperature high-humidity atmosphere for a long time. SOLUTION: In the case 11 of a load sensor 30, a piezoelectric element 15, a pair of electrodes 16 and 16 holding the element 15 between them from the upper and lower sides, a pair of alumina ceramic insulating plates 17 and 17 holding the electrodes 16 and 16 between them from the upper and lower sides, and a pair of stainless steel made pressure receiving plates 18 and 18 holding the insulating plates 17 and 18 between them from the upper and lower sides are arranged. The whole surfaces of the insulating plates 17 are covered with fluoroplastic coating layers 31 and 31. When this sensor 30 is used, the insulation resistance between the electrodes 16 and 16 does not drop much, but meets a specified tolerance in the detecting frequency range of the sensor 30, even after the sensor 30 is exposed to a high-temperature high-humidity atmosphere for a long time.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電素子を利用し
た荷重センサに関する。
The present invention relates to a load sensor using a piezoelectric element.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、荷重センサとしては、水晶や圧電
素子に電極を付け、機械的な圧力を加えてひずみを起こ
させると結晶の表面に電荷が発生する性質を利用したも
のが知られている。
2. Description of the Related Art Heretofore, as a load sensor, there has been known a load sensor utilizing a property that an electrode is attached to a crystal or a piezoelectric element, and a charge is generated on a crystal surface when a mechanical pressure is applied to cause a strain. I have.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】このような荷重センサ
としては、例えば、圧電素子と、この圧電素子を挟み込
む一対の電極と、この一対の電極を挟み込む一対のセラ
ミック絶縁板と、この一対の絶縁板を挟み込む一対の受
圧板と、この一対の受圧板の一方から他方までを絶縁ス
リーブを介して貫通してこれらを一体化する金属リベッ
トとを備えたものが考えられる。この荷重センサに上下
方向の変動荷重を加えると、一対の電極間に出力電圧が
発生するため、この出力電圧を検出することにより産業
用機器の振動荷重の制御や防振を行うことができる。
Such a load sensor includes, for example, a piezoelectric element, a pair of electrodes sandwiching the piezoelectric element, a pair of ceramic insulating plates sandwiching the pair of electrodes, and a pair of insulating plates. It is conceivable to include a pair of pressure receiving plates that sandwich the plate, and a metal rivet that penetrates from one to the other of the pair of pressure receiving plates through an insulating sleeve to integrate them. When a variable load in the vertical direction is applied to this load sensor, an output voltage is generated between the pair of electrodes. By detecting this output voltage, it is possible to control the vibration load of industrial equipment and to prevent vibration.

【0004】ところで、荷重センサの一対の電極間の絶
縁抵抗は、圧電素子が介在しているため、通常は10M
Ω以上という大きな値である。そして、荷重センサの検
出周波数と出力電圧の関係は、低周波数領域において出
力電圧が低下する傾向にあるものの、検出周波数範囲内
では目立った出力電圧の低下はない。また、検出周波数
範囲においては出力電圧の規格公差が定められており、
荷重センサはその性能としてこの規格公差を満足する必
要がある。
By the way, the insulation resistance between a pair of electrodes of a load sensor is usually 10M because a piezoelectric element is interposed.
This is a large value of Ω or more. As for the relationship between the detection frequency of the load sensor and the output voltage, although the output voltage tends to decrease in a low frequency region, there is no noticeable decrease in the output voltage within the detection frequency range. In addition, the standard tolerance of the output voltage is set in the detection frequency range,
The load sensor must satisfy this standard tolerance as its performance.

【0005】しかしながら、本発明者らが鋭意検討した
ところ、この荷重センサを高温、高湿雰囲気下で長時間
晒したとき、一対の電極間の絶縁抵抗が大きく低下し、
これにより出力電圧が低周波数領域で大きく低下して検
出周波数範囲において規格公差を満足できなくなること
がわかった。
However, the present inventors have made intensive studies and found that when this load sensor was exposed for a long time in a high-temperature, high-humidity atmosphere, the insulation resistance between a pair of electrodes was greatly reduced.
As a result, it has been found that the output voltage is greatly reduced in the low frequency range, and the standard tolerance cannot be satisfied in the detection frequency range.

【0006】本発明は上記課題に鑑みなされたものであ
り、高温、高湿雰囲気下で長時間晒したとしても絶縁抵
抗が大きく低下することのない荷重センサを提供するこ
とを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in consideration of the above problems, and has as its object to provide a load sensor that does not greatly reduce insulation resistance even when exposed to a high-temperature, high-humidity atmosphere for a long time.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段及び発明の効果】上記課題
を解決するため、第1発明は、ケース内に配置された圧
電素子と、前記ケース内にて前記圧電素子を挟み込む一
対の電極と、前記ケース内にて前記一対の電極を挟み込
む一対のセラミック絶縁板と、前記ケースから一部が露
出するように設けられ、前記一対のセラミック絶縁板を
挟み込む一対の金属受圧板と、前記一対の金属受圧板の
一方から他方までを絶縁スリーブを介して貫通して前記
一対の金属受圧板、前記一対のセラミック絶縁板、前記
一対の電極及び前記圧電素子を一体化する金属締結材と
を備えた荷重センサであって、前記一対のセラミック絶
縁板のうち少なくともケースに面する箇所は絶縁性樹脂
コーティング材でコーティングされていることを特徴と
する。
Means for Solving the Problems and Effects of the Invention In order to solve the above problems, a first invention comprises a piezoelectric element disposed in a case, a pair of electrodes sandwiching the piezoelectric element in the case, A pair of ceramic insulating plates that sandwich the pair of electrodes in the case, a pair of metal pressure plates that are provided so as to be partially exposed from the case, and sandwich the pair of ceramic insulating plates, and the pair of metals; A load including a pair of metal pressure plates, a pair of ceramic insulating plates, a pair of electrodes, and a metal fastening material that integrates the piezoelectric element by penetrating from one side to the other side of the pressure receiving plate via an insulating sleeve. A sensor, wherein at least a portion of the pair of ceramic insulating plates facing the case is coated with an insulating resin coating material.

【0008】荷重センサのセラミック絶縁板のうちケー
スに面する箇所を絶縁性樹脂コーティング材でコーティ
ングしていない場合には、高温高湿下に晒したあと両電
極間の絶縁抵抗が大きく低下したのに対して、本発明の
ように前記箇所を絶縁性樹脂コーティング材ででコーテ
ィングした場合には、高温高湿下に晒したあとも両電極
間の絶縁抵抗は大きく低下しなかった。
When the portion of the ceramic insulating plate of the load sensor facing the case is not coated with an insulating resin coating material, the insulation resistance between the two electrodes is significantly reduced after exposure to high temperature and high humidity. On the other hand, when the portions were coated with an insulating resin coating material as in the present invention, the insulation resistance between the two electrodes did not decrease significantly even after exposure to high temperature and high humidity.

【0009】この理由は明らかではないが、ケースに面
する箇所がコーティングされていないセラミック絶縁板
を用いた場合には、一方の電極上の電子がそれと同じ側
のセラミック絶縁板の側面(ケースに面する箇所)の凹
凸に溜まった水分を介して同じ側の金属受圧板に至り、
そこから金属締結材を介して反対側の金属受圧板に移
り、そちら側のセラミック絶縁板の側面凹凸に溜まった
水分を介して他方の電極に至るという経路が形成される
ために、両電極間の絶縁抵抗が低下したものと考えられ
る。なお、上記経路の電気抵抗を表面絶縁抵抗と称す
る。これに対して、本発明のようにケースに面する箇所
がコーティングされているセラミック絶縁板を用いた場
合には、セラミック絶縁板の側面凹凸が平滑化されるた
め水分が保持されず、上記経路が形成されにくくなり、
その結果両電極間の表面絶縁抵抗が低下しなかったと考
えられる。
Although the reason for this is not clear, when a ceramic insulating plate whose surface facing the case is not coated is used, the electrons on one electrode are exposed to the side of the ceramic insulating plate on the same side as the case (the case). Through the water that has accumulated in the irregularities of the part that faces) to the metal pressure plate on the same side,
From there, the metal is transferred to the metal pressure plate on the opposite side via a metal fastening material, and a path is formed to reach the other electrode via the moisture accumulated on the side surface irregularities of the ceramic insulating plate on that side. It is considered that the insulation resistance of the sample was lowered. Note that the electric resistance of the path is referred to as surface insulation resistance. On the other hand, when a ceramic insulating plate coated with a portion facing the case as in the present invention is used, the unevenness of the side surface of the ceramic insulating plate is smoothed, so that moisture is not retained, and the above-described path is not provided. Is difficult to form,
As a result, it is considered that the surface insulation resistance between both electrodes did not decrease.

【0010】このように第1発明の荷重センサによれ
ば、高温高湿下に晒した後も絶縁抵抗があまり低下しな
いため、検出周波数範囲内における出力電圧の低下が見
られず、規格公差を満足できるという効果が得られる。
この第1発明においては、前記一対のセラミック絶縁板
は全面が前記絶縁性樹脂コーティング材でコーティング
されていてもよい。この場合、セラミック絶縁板のうち
ケースに面する箇所のみをコーティングするよりも製造
しやすいという利点がある。
As described above, according to the load sensor of the first invention, the insulation resistance does not decrease so much even after exposure to high temperature and high humidity. Therefore, the output voltage does not decrease within the detection frequency range, and the standard tolerance is reduced. The effect of being satisfied can be obtained.
In the first invention, the pair of ceramic insulating plates may be entirely coated with the insulating resin coating material. In this case, there is an advantage that manufacturing is easier than coating only the portion of the ceramic insulating plate facing the case.

【0011】次に、第2発明は、ケース内に配置された
圧電素子と、前記ケース内にて前記圧電素子を挟み込む
一対の電極と、前記ケース内にて前記一対の電極を挟み
込む一対のセラミック絶縁板と、前記ケースから一部が
露出するように設けられ、前記一対のセラミック絶縁板
を挟み込む一対の金属受圧板と、前記一対の金属受圧板
の一方から他方までを絶縁スリーブを介して貫通して前
記一対の金属受圧板、前記一対のセラミック絶縁板、前
記一対の電極及び前記圧電素子を一体化する金属締結材
とを備えた荷重センサであって、前記圧電素子、前記一
対の電極、前記一対のセラミック絶縁板及び前記一対の
金属受圧板からなる構造体の側面は絶縁性樹脂コーティ
ング材でコーティングされていることを特徴とする。こ
こで、コーティングされた構造体はケース内に収められ
ていてもよいし、コーティング層をそのままケースとし
てもよい。この第2発明も上述の第1発明と同様の作用
効果を奏する。また、前記構造体の全面が前記絶縁性樹
脂でコーティングされていてもよく、この場合、構造体
の側面のみをコーティングするよりも製造しやすいとい
う利点がある。
Next, a second invention provides a piezoelectric element disposed in a case, a pair of electrodes sandwiching the piezoelectric element in the case, and a pair of ceramics sandwiching the pair of electrodes in the case. An insulating plate, a pair of metal pressure plates provided so as to be partially exposed from the case, sandwiching the pair of ceramic insulating plates, and penetrating from one to the other of the pair of metal pressure plates via an insulating sleeve. A load sensor comprising the pair of metal pressure receiving plates, the pair of ceramic insulating plates, the pair of electrodes and a metal fastening member integrating the piezoelectric element, wherein the piezoelectric element, the pair of electrodes, Side surfaces of a structure including the pair of ceramic insulating plates and the pair of metal pressure receiving plates are coated with an insulating resin coating material. Here, the coated structure may be accommodated in a case, or the coating layer may be used as a case. The second invention has the same operation and effect as the first invention. Further, the entire surface of the structure may be coated with the insulating resin. In this case, there is an advantage that the structure is easier to manufacture than coating only the side surface of the structure.

【0012】なお、絶縁性樹脂コーティング材としては
特に限定するものではないが、例えば、フッ素樹脂、シ
リコン樹脂、ビニル樹脂、フェノール樹脂、芳香族炭化
水素樹脂、アミノ樹脂、エポキシ樹脂などを含有するコ
ーティング材を使用してもよい。このうち、優れた発水
性を有する四フッ化エチレン樹脂などを含有するフッ素
樹脂コーティング材が好ましい。
Although the insulating resin coating material is not particularly limited, for example, a coating containing a fluorine resin, a silicone resin, a vinyl resin, a phenol resin, an aromatic hydrocarbon resin, an amino resin, an epoxy resin, etc. A material may be used. Among them, a fluororesin coating material containing tetrafluoroethylene resin and the like having excellent water repellency is preferable.

【0013】また、絶縁性樹脂と同等の性質を有するも
の(例えばセラミック絶縁板の凹凸面を平滑化する平滑
化剤)であれば、広い意味で本発明の絶縁性樹脂に含め
ることができる。
In addition, any resin having properties equivalent to those of the insulating resin (for example, a smoothing agent for smoothing the uneven surface of the ceramic insulating plate) can be included in the insulating resin of the present invention in a broad sense.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】[参考形態]本発明の実施形態を
説明する前に、その前提となる荷重センサを参考形態と
して説明する。図1は参考形態の概略構成を表す平面
図、図2は図1のA−A断面図である。参考形態の荷重
センサ10は、産業用機器の振動荷重の制御、防振など
に用いられるものであり、変動荷重を受けたときに出力
電圧を発生する力センサ(力学センサ)の一種である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [Reference Embodiment] Before describing an embodiment of the present invention, a load sensor as a premise thereof will be described as a reference embodiment. FIG. 1 is a plan view illustrating a schematic configuration of a reference embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. The load sensor 10 according to the reference embodiment is used for controlling a vibration load of industrial equipment, preventing vibrations, and the like, and is a type of a force sensor (dynamic sensor) that generates an output voltage when receiving a fluctuating load.

【0015】この荷重センサ10は、PBT樹脂製のケ
ース11と、このケース11から延びだしたリード線1
2と、このリード線12の端部に設けられたコネクタ1
3とを備えている。ケース11の内部には、本発明の構
造体としてのサブアッセンブリ20が収容されている。
The load sensor 10 includes a case 11 made of PBT resin and a lead wire 1 extending from the case 11.
2 and a connector 1 provided at an end of the lead wire 12.
3 is provided. The sub-assembly 20 as the structure of the present invention is housed inside the case 11.

【0016】サブアッセンブリ20は、圧電素子15
と、この圧電素子15を上下から挟み込む一対の電極1
6、16と、この一対の電極16、16を上下から挟み
込む一対のアルミナセラミック絶縁板17、17と、こ
の一対のアルミナセラミック絶縁板17、17を上下か
ら挟み込む一対のSUS製の受圧板18、18とから構
成されている。
The sub-assembly 20 includes the piezoelectric element 15
And a pair of electrodes 1 sandwiching the piezoelectric element 15 from above and below.
6, 16; a pair of alumina ceramic insulating plates 17, 17 sandwiching the pair of electrodes 16, 16 from above and below; and a pair of SUS pressure receiving plates 18, sandwiching the pair of alumina ceramic insulating plates 17, 17 from above and below; 18.

【0017】圧電素子15、一対の電極16、16、一
対のアルミナセラミック絶縁板17、17はそれぞれド
ーナツ状に形成され、その中央には絶縁スリーブ19が
はめ込まれている。受圧板18は真ん中に孔18aを備
えると共にその外面に環状突起18bを一体的に備えて
いる。そして、一方の受圧板18の孔18aから絶縁ス
リーブ19を通ってもう一方の受圧板18の孔18aに
至る金属締結材としてのリベット21は、サブアッセン
ブリ20を一体化している。また、リベット21の周囲
にはシリコン樹脂であるシール材22が充填されてお
り、ケース11と受圧板18との隙間にも同様のシール
材23が充填されている。なお、一対の電極16、16
にはそれぞれ角形スポット端子24、24が接続され、
各端子24、24はリード線12を介してコネクタ13
に接続されている。
The piezoelectric element 15, the pair of electrodes 16, 16, and the pair of alumina ceramic insulating plates 17, 17 are each formed in a donut shape, and an insulating sleeve 19 is fitted in the center thereof. The pressure receiving plate 18 has a hole 18a in the middle and an annular projection 18b on its outer surface. The sub-assembly 20 is integrated with a rivet 21 as a metal fastening member that extends from the hole 18 a of the pressure receiving plate 18 to the hole 18 a of the other pressure receiving plate 18 through the insulating sleeve 19. The periphery of the rivet 21 is filled with a sealing material 22 made of silicone resin, and the gap between the case 11 and the pressure receiving plate 18 is also filled with a similar sealing material 23. Note that a pair of electrodes 16, 16
Are connected to square spot terminals 24, 24, respectively.
Each terminal 24 is connected to the connector 13 via the lead wire 12.
It is connected to the.

【0018】この荷重センサ10の動作について一例を
以下に簡単に説明する。荷重センサ10のコネクタ13
に図示しないコンピュータ制御装置を接続する。そし
て、荷重センサ10は、その受圧板18、18に上下方
向から変動荷重を受けると、圧電素子15がひずみを起
こして両電極16、16間に出力電圧が発生する。この
出力電圧はコンピュータ制御装置によって検出され、コ
ンピュータ制御装置はこの検出信号に基づいて産業用機
器の振動荷重の制御や防振などを行う。
An example of the operation of the load sensor 10 will be briefly described below. Connector 13 of load sensor 10
Is connected to a computer controller (not shown). When the load sensor 10 receives a variable load on the pressure receiving plates 18 from above and below, the piezoelectric element 15 is distorted and an output voltage is generated between the electrodes 16. This output voltage is detected by a computer control device, and the computer control device controls the vibration load of the industrial equipment and performs vibration prevention based on the detection signal.

【0019】[第1実施形態]図3は第1実施形態の要
部説明図である。第1実施形態の荷重センサ30は、各
アルミナセラミック絶縁板17はその全面がフッ素樹脂
である四フッ化エチレン樹脂のコーティング層31で覆
われている以外は参考形態の荷重センサ10と同様であ
るため、同様の構成要素については同じ符号を付し、そ
の説明を省略する。なお、コーティング層31は、フッ
素樹脂を焼き付け塗装することにより形成したものであ
る。
[First Embodiment] FIG. 3 is an explanatory view of a main part of the first embodiment. The load sensor 30 of the first embodiment is the same as the load sensor 10 of the reference embodiment, except that the entire surface of each alumina ceramic insulating plate 17 is covered with a coating layer 31 of tetrafluoroethylene resin which is a fluororesin. Therefore, the same reference numerals are given to the same components, and the description thereof will be omitted. The coating layer 31 is formed by baking and coating a fluororesin.

【0020】[第2実施形態]図4は第2実施形態の要
部説明図である。第2実施形態の荷重センサ40は、サ
ブアッセンブリ20の側面及び受圧板18の環状突起1
8bの外周部分がシリコン樹脂のコーティング層41で
覆われており、コーティング層41をPBT樹脂製のケ
ース11の代わりに用いた以外は参考形態の荷重センサ
10と同様である。このため、同様の構成要素について
は同じ符号を付し、その説明を省略する。なお、コーテ
ィング層41は、シリコン樹脂を塗布し、加熱硬化又は
室温硬化することにより形成したものである。
[Second Embodiment] FIG. 4 is an explanatory view of a main part of a second embodiment. The load sensor 40 according to the second embodiment includes the side surface of the subassembly 20 and the annular protrusion 1 of the pressure receiving plate 18.
8b is the same as the load sensor 10 of the reference embodiment except that the outer peripheral portion of 8b is covered with a coating layer 41 of silicon resin, and the coating layer 41 is used instead of the case 11 made of PBT resin. Therefore, the same components are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. The coating layer 41 is formed by applying a silicone resin and curing by heating or room temperature.

【0021】[第3実施形態]図5は第3実施形態の要
部説明図である。第3実施形態の荷重センサ50は、サ
ブアッセンブリ20の全面がフッ素樹脂のコーティング
層51で覆われている以外は参考形態の荷重センサ10
と同様であるため、同様の構成要素については同じ符号
を付し、その説明を省略する。なお、コーティング層5
1はフッ素樹脂を焼き付け塗装することにより形成した
ものである。
[Third Embodiment] FIG. 5 is an explanatory view of a main part of a third embodiment. The load sensor 50 according to the third embodiment is the same as the load sensor 10 according to the reference embodiment except that the entire surface of the subassembly 20 is covered with the fluororesin coating layer 51.
Therefore, the same reference numerals are given to the same components, and the description thereof will be omitted. The coating layer 5
No. 1 is formed by baking and coating a fluororesin.

【0022】[第4実施形態]図6は第4実施形態の要
部説明図である。第4実施形態の荷重センサ60は、各
アルミナセラミック絶縁板17のうちケース11に面す
る箇所(つまり側面)のみがフッ素樹脂のコーティング
層61で覆われている以外は参考形態の荷重センサ10
と同様であるため、同様の構成要素については同じ符号
を付し、その説明を省略する。なお、コーティング層6
1はフッ素樹脂を焼き付け塗装することにより形成した
ものである。
[Fourth Embodiment] FIG. 6 is an explanatory view of a main part of a fourth embodiment. The load sensor 60 of the fourth embodiment is the same as the load sensor 10 of the reference embodiment except that only the portion (that is, the side surface) of each alumina ceramic insulating plate 17 facing the case 11 is covered with the fluororesin coating layer 61.
Therefore, the same reference numerals are given to the same components, and the description thereof will be omitted. The coating layer 6
No. 1 is formed by baking and coating a fluororesin.

【0023】[第5実施形態]図7は第5実施形態の要
部説明図である。第5実施形態の荷重センサ70は、サ
ブアッセンブリ20の側面がフッ素樹脂のコーティング
層71で覆われている以外は参考形態の荷重センサ10
と同様であるため、同様の構成要素ついては同じ符号を
付し、その説明を省略する。なお、コーティング層71
はフッ素樹脂を焼き付け塗装することにより形成したも
のである。
[Fifth Embodiment] FIG. 7 is an explanatory view of a main part of a fifth embodiment. The load sensor 70 according to the fifth embodiment is the same as the load sensor 10 according to the reference embodiment except that the side surface of the subassembly 20 is covered with a fluororesin coating layer 71.
Therefore, the same reference numerals are given to the same components, and the description thereof will be omitted. The coating layer 71
Is formed by baking and coating a fluororesin.

【0024】[参考形態の試験例]参考形態の荷重セン
サ10は、室温大気中における初期状態では、一対の電
極16、16間の絶縁抵抗は10000MΩ以上であ
り、一対の受圧板18、18に上下方向から加わる変動
荷重に対して図8の実線で示す出力特性を有していた。
なお、この出力特性は、予荷重17kN、変動荷重±5
0Nという条件下で測定した。この結果から、荷重セン
サ10は、初期状態では所定の検出周波数範囲(ここで
は20〜200Hz)において規格公差を満足する出力
電圧を発生することがわかった。
[Test Example of Reference Embodiment] In the load sensor 10 of the reference embodiment, the insulation resistance between the pair of electrodes 16 and 16 in the initial state in the room temperature atmosphere is 10,000 MΩ or more. The output characteristic indicated by the solid line in FIG.
The output characteristics were a preload of 17 kN, a fluctuating load of ± 5
It was measured under the condition of 0N. From this result, it was found that the load sensor 10 generates an output voltage satisfying the standard tolerance in a predetermined detection frequency range (here, 20 to 200 Hz) in the initial state.

【0025】一方、荷重センサ10を85℃、85%R
H雰囲気下で放置した時間と、一対の電極16、16間
の絶縁抵抗との関係を調べたところ、図9にて「□」の
プロットで示したように24時間以上経過すると絶縁抵
抗は概ね10MΩ以下に低下した。このように絶縁抵抗
が10MΩ以下になったときの出力特性を調べたとこ
ろ、図8の点線で示すグラフが得られた。この結果か
ら、荷重センサ10は、高温高湿雰囲気下に晒すと絶縁
抵抗が大きく低下し、10MΩ以下になると所定の検出
周波数範囲において(特に低周波数側において)規格公
差を満足しないことがわかった。
On the other hand, when the load sensor 10 is set to 85 ° C. and 85% R
When the relationship between the time left in the H atmosphere and the insulation resistance between the pair of electrodes 16 and 16 was examined, the insulation resistance was approximately 24 hours or more as shown by the plot of “□” in FIG. It decreased to 10 MΩ or less. When the output characteristics when the insulation resistance became 10 MΩ or less were examined, a graph shown by a dotted line in FIG. 8 was obtained. From these results, it was found that the insulation resistance of the load sensor 10 was greatly reduced when exposed to a high-temperature and high-humidity atmosphere, and that the load sensor 10 did not satisfy the standard tolerance in a predetermined detection frequency range (especially on the low frequency side) when the load resistance was 10 MΩ or less. .

【0026】[実施形態の試験例]第1及び第2実施形
態の荷重センサ30、40は、室温大気中における初期
状態では、一対の電極16、16間の絶縁抵抗は100
00MΩ以上であり、その出力特性は上記参考形態の荷
重センサ10とほぼ同様であった。
[Test Example of Embodiment] The load sensors 30 and 40 of the first and second embodiments have an insulation resistance of 100 between the pair of electrodes 16 in the initial state in a room temperature atmosphere.
The output characteristic was almost the same as that of the load sensor 10 of the above-described reference embodiment.

【0027】一方、荷重センサ30、40を85℃、8
5%RH雰囲気下で放置した時間と、一対の電極16、
16間の絶縁抵抗との関係を調べたところ、図9にて
「○」及び「△」で示すように24時間以上経過しても
絶縁抵抗は10MΩ以上(第1実施形態の荷重センサ3
0は3000MΩ以上、第2実施形態の荷重センサ40
は1000MΩ以上)であり、絶縁抵抗は参考形態ほど
大きく低下しなかった。また、出力特性も初期状態と遜
色なかった。この結果から、荷重センサ30、40は、
高温高湿雰囲気下に晒しても絶縁抵抗が大きく低下せ
ず、所定の検出周波数範囲において規格公差を満足する
ことがわかった。
On the other hand, when the load sensors 30 and 40 are
The time left in a 5% RH atmosphere and the pair of electrodes 16
When the relationship between the insulation resistance and the insulation resistance between the load sensors 16 was examined, the insulation resistance was 10 MΩ or more even after 24 hours or more as shown by “○” and “△” in FIG.
0 is 3000 MΩ or more, the load sensor 40 of the second embodiment.
Is 1000 MΩ or more), and the insulation resistance did not decrease as much as the reference example. The output characteristics were not inferior to the initial state. From these results, the load sensors 30, 40
It was found that the insulation resistance did not decrease significantly even when exposed to a high-temperature and high-humidity atmosphere, and that the standard tolerance was satisfied in a predetermined detection frequency range.

【0028】なお、ここでは代表例として第1、第2実
施形態の荷重センサ30、40について言及したが、他
の実施形態についてもほぼ同様の結果が得られた。 [アルミナセラミック絶縁板の表面構造について]参考
形態の荷重センサ10のアルミナセラミック絶縁板17
と、第1実施形態の荷重センサ30のコーティング層3
1を備えたアルミナセラミック絶縁板17につき、表面
構造をSEM(Scanning Electron Microscope:走査型
電子顕微鏡)で検査したところ、前者は凹凸が目立った
ものの後者はコーティング層31によりその凹凸が平滑
化されていた。この結果から、前者では、高温高湿雰囲
気下で長時間晒すとアルミナセラミック絶縁板17のう
ちケース11に面する側面の微細な凹凸面に水分が保持
され、一方の電極→同じ側のアルミナセラミック絶縁板
17の側面凹凸に保持された水分→同じ側の受圧板18
→リベット21→反対側の受圧板18→それと同じ側の
アルミナセラミック絶縁板17の側面凹凸に保持された
水分→他方の電極16、という経路が形成されて表面絶
縁抵抗が大きく低下し、これにより両電極16、16間
の絶縁抵抗が大きく低下したものと考えられる。一方、
後者では、高温高湿雰囲気下で長時間晒したとしても、
コーティング層31の存在によりアルミナセラミック絶
縁板17の側面凹凸が平滑化されてそこに水分が保持さ
れず、その結果上記経路が形成されにくかったため表面
絶縁抵抗があまり低下せず、両電極16、16間の絶縁
抵抗があまり低下しなかったものと考えられる。
Although the load sensors 30 and 40 of the first and second embodiments have been described here as representative examples, substantially the same results were obtained in other embodiments. [Surface Structure of Alumina Ceramic Insulating Plate] Alumina ceramic insulating plate 17 of load sensor 10 of the reference embodiment
And the coating layer 3 of the load sensor 30 of the first embodiment
The surface structure of the alumina ceramic insulating plate 17 provided with No. 1 was inspected by SEM (Scanning Electron Microscope: scanning electron microscope). Was. From this result, in the former, when exposed in a high-temperature and high-humidity atmosphere for a long time, moisture is retained on the fine uneven surface on the side of the alumina ceramic insulating plate 17 facing the case 11, and one electrode → the alumina ceramic on the same side Moisture held on the side surface irregularities of insulating plate 17 → pressure receiving plate 18 on the same side
→ A rivet 21 → a pressure receiving plate 18 on the opposite side → moisture held on the unevenness of the side surface of the alumina ceramic insulating plate 17 on the same side → the other electrode 16 is formed, and the surface insulation resistance is greatly reduced. It is considered that the insulation resistance between the two electrodes 16, 16 was greatly reduced. on the other hand,
In the latter, even if exposed for a long time in a high temperature and high humidity atmosphere,
Due to the presence of the coating layer 31, the unevenness of the side surfaces of the alumina ceramic insulating plate 17 is smoothed and moisture is not retained there. As a result, the above-mentioned path was difficult to be formed, so that the surface insulation resistance did not decrease so much. It is considered that the insulation resistance between them did not decrease so much.

【0029】尚、本発明の実施の形態は、上記実施形態
に何ら限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に
属する限り種々の形態を採り得ることはいうまでもな
い。
The embodiments of the present invention are not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that various forms can be adopted as long as they fall within the technical scope of the present invention.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 参考形態の荷重センサの概略構成を表す平面
図である。
FIG. 1 is a plan view illustrating a schematic configuration of a load sensor according to a reference embodiment.

【図2】 図1のA−A断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG.

【図3】 第1実施形態の荷重センサの要部断面図であ
る。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a main part of the load sensor according to the first embodiment.

【図4】 第2実施形態の荷重センサの要部断面図であ
る。
FIG. 4 is a sectional view of a main part of a load sensor according to a second embodiment.

【図5】 第3実施形態の荷重センサの要部断面図であ
る。
FIG. 5 is a sectional view of a main part of a load sensor according to a third embodiment.

【図6】 第4実施形態の荷重センサの要部断面図であ
る。
FIG. 6 is a sectional view of a main part of a load sensor according to a fourth embodiment.

【図7】 第5実施形態の荷重センサの要部断面図であ
る。
FIG. 7 is a sectional view of a main part of a load sensor according to a fifth embodiment.

【図8】 検出周波数と出力電圧との関係を表すグラフ
(出力特性)である。
FIG. 8 is a graph (output characteristic) showing a relationship between a detection frequency and an output voltage.

【図9】 荷重センサを高温高湿雰囲気下で放置した時
間と、電極間の絶縁抵抗との関係を表すグラフである。
FIG. 9 is a graph showing the relationship between the time during which a load sensor is left in a high-temperature and high-humidity atmosphere and the insulation resistance between electrodes.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10・・・荷重センサ、11・・・ケース、12・・・
リード線、13・・・コネクタ、15・・・圧電素子、
16・・・電極、17・・・アルミナセラミック絶縁
板、18・・・受圧板、18a・・・孔、18b・・・
環状突起、19・・・絶縁スリーブ、20・・・サブア
ッセンブリ、21・・・リベット、22、23・・・シ
ール材、30、40、50、60、70・・・荷重セン
サ、31、41、51、61、71・・・コーティング
層。
10 ... load sensor, 11 ... case, 12 ...
Lead wire, 13 ... connector, 15 ... piezoelectric element,
16 ... electrode, 17 ... alumina ceramic insulating plate, 18 ... pressure receiving plate, 18a ... hole, 18b ...
Annular protrusion, 19: insulating sleeve, 20: sub-assembly, 21: rivet, 22, 23: sealing material, 30, 40, 50, 60, 70: load sensor, 31, 41 , 51, 61, 71 ... coating layer.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 近藤 勝 愛知県名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日 本特殊陶業株式会社内 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Katsu Kondo 14-18 Takatsuji-cho, Mizuho-ku, Nagoya-shi, Aichi Japan Special Ceramics Co., Ltd.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ケース内に配置された圧電素子と、 前記ケース内にて前記圧電素子を挟み込む一対の電極
と、 前記ケース内にて前記一対の電極を挟み込む一対のセラ
ミック絶縁板と、 前記ケースから一部が露出するように設けられ、前記一
対のセラミック絶縁板を挟み込む一対の金属受圧板と、 前記一対の金属受圧板の一方から他方までを絶縁スリー
ブを介して貫通して前記一対の金属受圧板、前記一対の
セラミック絶縁板、前記一対の電極及び前記圧電素子を
一体化する金属締結材とを備えた荷重センサであって、 前記一対のセラミック絶縁板のうち少なくともケースに
面する箇所は絶縁性樹脂コーティング材でコーティング
されていることを特徴とする荷重センサ。
A piezoelectric element disposed in a case; a pair of electrodes sandwiching the piezoelectric element in the case; a pair of ceramic insulating plates sandwiching the pair of electrodes in the case; And a pair of metal pressure receiving plates provided so as to partially expose the pair of ceramic insulating plates, and a pair of metal pressure receiving plates penetrating from one to the other of the pair of metal pressure receiving plates through an insulating sleeve. A load sensor comprising a pressure receiving plate, the pair of ceramic insulating plates, a metal fastening member integrating the pair of electrodes and the piezoelectric element, and at least a portion of the pair of ceramic insulating plates facing a case is A load sensor characterized by being coated with an insulating resin coating material.
【請求項2】 前記一対のセラミック絶縁板はそれぞれ
その全面が前記絶縁性樹脂コーティング材でコーティン
グされていることを特徴とする請求項1記載の荷重セン
サ。
2. The load sensor according to claim 1, wherein the entire surface of each of the pair of ceramic insulating plates is coated with the insulating resin coating material.
【請求項3】 ケース内に配置された圧電素子と、 前記ケース内にて前記圧電素子を挟み込む一対の電極
と、 前記ケース内にて前記一対の電極を挟み込む一対のセラ
ミック絶縁板と、 前記ケースから一部が露出するように設けられ、前記一
対のセラミック絶縁板を挟み込む一対の金属受圧板と、 前記一対の金属受圧板の一方から他方までを絶縁スリー
ブを介して貫通して前記一対の金属受圧板、前記一対の
セラミック絶縁板、前記一対の電極及び前記圧電素子を
一体化する金属締結材とを備えた荷重センサであって、 前記圧電素子、前記一対の電極、前記一対のセラミック
絶縁板及び前記一対の金属受圧板からなる構造体の側面
は絶縁性樹脂コーティング材でコーティングされている
ことを特徴とする荷重センサ。
A piezoelectric element disposed in the case; a pair of electrodes sandwiching the piezoelectric element in the case; a pair of ceramic insulating plates sandwiching the pair of electrodes in the case; And a pair of metal pressure receiving plates provided so as to partially expose the pair of ceramic insulating plates, and a pair of metal pressure receiving plates penetrating from one to the other of the pair of metal pressure receiving plates through an insulating sleeve. A load sensor comprising a pressure receiving plate, the pair of ceramic insulating plates, a metal fastening member for integrating the pair of electrodes and the piezoelectric element, wherein the piezoelectric element, the pair of electrodes, and the pair of ceramic insulating plates And a side surface of a structure comprising the pair of metal pressure receiving plates is coated with an insulating resin coating material.
【請求項4】 前記構造体の全面が前記絶縁性樹脂コー
ティング材でコーティングされていることを特徴とする
請求項3記載の荷重センサ。
4. The load sensor according to claim 3, wherein the entire surface of the structure is coated with the insulating resin coating material.
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