JPS5994028A - 接触面圧力分布検出器 - Google Patents
接触面圧力分布検出器Info
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- JPS5994028A JPS5994028A JP20483282A JP20483282A JPS5994028A JP S5994028 A JPS5994028 A JP S5994028A JP 20483282 A JP20483282 A JP 20483282A JP 20483282 A JP20483282 A JP 20483282A JP S5994028 A JPS5994028 A JP S5994028A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/16—Measuring force or stress, in general using properties of piezoelectric devices
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は流体と固体あるいは固体と粘1体の接触面の圧
力分布を検出する接触回圧力分布検出器であって、特に
車両用内燃機関や補機等の複雑な形状を有する密封用ガ
スケット部等の血圧分布を検出する接触面圧力分布検出
器に関するものである。
力分布を検出する接触回圧力分布検出器であって、特に
車両用内燃機関や補機等の複雑な形状を有する密封用ガ
スケット部等の血圧分布を検出する接触面圧力分布検出
器に関するものである。
圧力検出器としては従来ひずみゲージ式圧力検出器等の
単一圧力検出器や感圧紙が知られているが、単一圧力検
出器を接触面圧力分布の検出に用いる場合には検出器を
多数便用する必要がある上に、圧力の集中を避けるため
に接触面内に埋め込ま々ければならず、手間を要し、か
つコストも高い。さらに、検出器を埋め込むことにより
接触面の弾性率が変化するから接触圧を正確に検出でき
ない。
単一圧力検出器や感圧紙が知られているが、単一圧力検
出器を接触面圧力分布の検出に用いる場合には検出器を
多数便用する必要がある上に、圧力の集中を避けるため
に接触面内に埋め込ま々ければならず、手間を要し、か
つコストも高い。さらに、検出器を埋め込むことにより
接触面の弾性率が変化するから接触圧を正確に検出でき
ない。
感圧紙では上記のような問題はないが、圧力の大きさを
色の濃淡の差で表示するものであるから、圧力の定量的
な把握が困難であり、しかも最大圧力を示すのみで、圧
力の経時変化は測定不可能である。
色の濃淡の差で表示するものであるから、圧力の定量的
な把握が困難であり、しかも最大圧力を示すのみで、圧
力の経時変化は測定不可能である。
本発明はト記従来の圧力検出器の問題点に鑑み、接触面
圧力分布を正確に測定できるとともに、その経時変化の
測定も可能で、かつ製作および取扱い容易な接触面圧力
分布検出器を提供することを目的とする。
圧力分布を正確に測定できるとともに、その経時変化の
測定も可能で、かつ製作および取扱い容易な接触面圧力
分布検出器を提供することを目的とする。
すなわち、本発明の接触面圧力分布検出器は挟圧するこ
とにより両面間に電圧を生じる圧電体シートを使用し、
圧電体シートの対向する両面に電極を設け、これら電極
の少なくとも一方は複数に分割するとともに、上記各電
極には上記発生電圧を圧電体シート外へ取り出すリード
線を接続し、さらに圧電体シート全体をシート面に平行
な表面を形成するように絶縁物でコーティングした構造
を有する。
とにより両面間に電圧を生じる圧電体シートを使用し、
圧電体シートの対向する両面に電極を設け、これら電極
の少なくとも一方は複数に分割するとともに、上記各電
極には上記発生電圧を圧電体シート外へ取り出すリード
線を接続し、さらに圧電体シート全体をシート面に平行
な表面を形成するように絶縁物でコーティングした構造
を有する。
以下、本発明を図示の実施例により説明する。
第1図、第2図は本発明の第1の実施例な示すもので、
第1図は圧力分布検出器1の平面図、第2図は検出器l
を固体の接触面間に挿置した状縣を示す図である。11
は高分子圧電体シートで、ポリビニリデンシアノイドあ
るいはポリビニリデンフロライド(ポリフッ化ビニリデ
ン)等を使用する。圧電体シート11の形状は圧力を検
出すべき接触■の形状に応じて煎択し、本実施例ではほ
ぼ正方形状としである。圧電体シート11の上田1には
蒸着によりほぼ等間隔に分布する正方形状のアルミmW
圧取出用電極(以下、上面電極という)12が多数形成
しである。
第1図は圧力分布検出器1の平面図、第2図は検出器l
を固体の接触面間に挿置した状縣を示す図である。11
は高分子圧電体シートで、ポリビニリデンシアノイドあ
るいはポリビニリデンフロライド(ポリフッ化ビニリデ
ン)等を使用する。圧電体シート11の形状は圧力を検
出すべき接触■の形状に応じて煎択し、本実施例ではほ
ぼ正方形状としである。圧電体シート11の上田1には
蒸着によりほぼ等間隔に分布する正方形状のアルミmW
圧取出用電極(以下、上面電極という)12が多数形成
しである。
上記上面電極12のI!!lc!置および形状は測定対
象に応じて選ぶ。
象に応じて選ぶ。
圧電体シート11には各辺に沿ってアルミ製の端子用v
It極14が同じく蒸着により形成しである。電極14
は上記上面電極12と対応して同数形成してあり、各電
極12.14間はアルミ製リード線15にて接続しであ
る。このリード線15の面積は上面電極12に比して充
分小さくしておく。リード線15は電極12.14とと
もに蒸着により同時形成する。また上記各軍fM14に
は圧電体シー)11外へ延びる銅製のリード線16の一
端が接続しである。
It極14が同じく蒸着により形成しである。電極14
は上記上面電極12と対応して同数形成してあり、各電
極12.14間はアルミ製リード線15にて接続しであ
る。このリード線15の面積は上面電極12に比して充
分小さくしておく。リード線15は電極12.14とと
もに蒸着により同時形成する。また上記各軍fM14に
は圧電体シー)11外へ延びる銅製のリード線16の一
端が接続しである。
一方、圧電体シート11の下面には一面に電極13(以
下、下面?!極という)が蒸渚形成してあり、上記上面
電極12と対向せしめて共通のアース側電極としである
。下面電極13には同じく銅製のリード線1’7の一端
が接続しである。
下、下面?!極という)が蒸渚形成してあり、上記上面
電極12と対向せしめて共通のアース側電極としである
。下面電極13には同じく銅製のリード線1’7の一端
が接続しである。
このように、″Kl舅12.13.14およびリード線
15を形成した圧電体シー)11は全体を絶縁性樹脂1
日でコーティングする。この時コーティング而が圧電体
シート11のシート面と平行になるように一様にコーテ
ィングする。
15を形成した圧電体シー)11は全体を絶縁性樹脂1
日でコーティングする。この時コーティング而が圧電体
シート11のシート面と平行になるように一様にコーテ
ィングする。
以上のように構成した圧力分布検出器1を第2図の如く
測定対象部材A、B間に挿置する。
測定対象部材A、B間に挿置する。
この時、端子用電極14に電圧力!生じないように、電
極14の形成部は部材A、B間に位置せしめなしように
する。両部材A、Bを圧接すると、圧電体シート11は
印加された圧力に応じてシート11の各部が厚さ方向に
ひずみ、このひずみ麓に比例した電圧が各電極12に現
オフれる。この時、リード線15にも電圧カニ現われる
が、リード線15の面積は小さくしである≠λら、出力
の誤差は小さく抑えられる。
極14の形成部は部材A、B間に位置せしめなしように
する。両部材A、Bを圧接すると、圧電体シート11は
印加された圧力に応じてシート11の各部が厚さ方向に
ひずみ、このひずみ麓に比例した電圧が各電極12に現
オフれる。この時、リード線15にも電圧カニ現われる
が、リード線15の面積は小さくしである≠λら、出力
の誤差は小さく抑えられる。
第3図に上記倣触面圧力分布検出Ml lの出カイW号
処理V7.テムを例示する。図中2はスキャナで、圧力
分布検出器1の各端イー用電極14(第1図参照)とリ
ード線16にて接続されている。3は高人力インピーダ
ンスの増幅“、4はA/Dコンバータ、5は第1インタ
ーフェース回路、6は演算回路、7は第2インターフェ
ース回路、8はD/Aコンノ(−タ、9はCRTディス
プレイ装置である。
処理V7.テムを例示する。図中2はスキャナで、圧力
分布検出器1の各端イー用電極14(第1図参照)とリ
ード線16にて接続されている。3は高人力インピーダ
ンスの増幅“、4はA/Dコンバータ、5は第1インタ
ーフェース回路、6は演算回路、7は第2インターフェ
ース回路、8はD/Aコンノ(−タ、9はCRTディス
プレイ装置である。
上記スキャナ2は演算回路6より第1インターフェース
回路5を介して出力されるスキャン信号5aに従って端
子用型1tMx4を順次選択し増幅器3に接続する。こ
れKより、接触圧力に応じて各上面wL極に現われた電
圧は順次増幅器3に入力される。この増幅器3は高入力
インビーダンヌであるから、上面電極12からの電流の
流入がほとんどなく、m極12に生じた電荷は失なわれ
ない。したがって、圧力を取り去れば新たに生じる逆極
性の電荷により上記電荷は全て相殺されて残留電圧を生
じない。
回路5を介して出力されるスキャン信号5aに従って端
子用型1tMx4を順次選択し増幅器3に接続する。こ
れKより、接触圧力に応じて各上面wL極に現われた電
圧は順次増幅器3に入力される。この増幅器3は高入力
インビーダンヌであるから、上面電極12からの電流の
流入がほとんどなく、m極12に生じた電荷は失なわれ
ない。したがって、圧力を取り去れば新たに生じる逆極
性の電荷により上記電荷は全て相殺されて残留電圧を生
じない。
A/Dコンバータ4は増幅器3で増幅された電圧信号を
デジタル値に変換し、変換終了時に信号4aを究する。
デジタル値に変換し、変換終了時に信号4aを究する。
そして、この信号4aのタイミングで出力データは演算
回路6に入力される。
回路6に入力される。
第4図に演算回路6における信号処理フローチャートを
示す。
示す。
以下、フローチャートにしたがって圧力分布検出器1の
出力信号の処理手順を説明する。なお、検出器lの電極
12.14(第1図参照)はそれぞれn個あるものとす
る。
出力信号の処理手順を説明する。なお、検出器lの電極
12.14(第1図参照)はそれぞれn個あるものとす
る。
ステップ61でカウント用変数1を0にし、ステップ6
2にてヌキャン信号5aを発してカウント値0に対応し
た1番目の端子用電極14を選択する。
2にてヌキャン信号5aを発してカウント値0に対応し
た1番目の端子用電極14を選択する。
ステップ63でFi、A/D変換器4からの変換終了信
号4a(第3図参照)の有無を判断し、信号4aが有れ
ば、ステップ64にて選択された電極14からの電圧デ
ータKを読み込み、対応するメモリA (i)に記憶す
る。−同時にカウント用寂数1−Klを加える。
号4a(第3図参照)の有無を判断し、信号4aが有れ
ば、ステップ64にて選択された電極14からの電圧デ
ータKを読み込み、対応するメモリA (i)に記憶す
る。−同時にカウント用寂数1−Klを加える。
ステップ65ではカウント変数1の値がnがどうか、す
なわち、n番目の電極14まで各発生電圧データKを読
み込んだがどうかを判定し、Noであればステップ66
にて次番の電極14を選択する。
なわち、n番目の電極14まで各発生電圧データKを読
み込んだがどうかを判定し、Noであればステップ66
にて次番の電極14を選択する。
n個の電極14の全てKついて電圧値の読み込みが終了
した場合にはステップ67にてlIF目からn番目のす
べての電圧値に対して定数Zを乗じて圧力値F(1)を
算出する。
した場合にはステップ67にてlIF目からn番目のす
べての電圧値に対して定数Zを乗じて圧力値F(1)を
算出する。
そして、ステップ68にて上記算出した圧力値F (i
)と、これに対応するili:[14すなわち上面電極
12の位置信号をディスプレイ装置9に出力し、装置9
七に高さ方向を圧力値として3次元座標表示する。
)と、これに対応するili:[14すなわち上面電極
12の位置信号をディスプレイ装置9に出力し、装置9
七に高さ方向を圧力値として3次元座標表示する。
このようにして、圧力検出器1で測定した接触向の各部
位の圧力はディスプレイ9上に即座に表示され、正確に
!!X触面の圧力分布を知ることができるとともに、各
種条件下での圧力分布の経時変化をも知ることができ、
これによシ、ガスケット部における洩れの発生し易い部
位禁確認して、ガスケットの形状あるいは締め付はポル
トの位置等を正確に決定することができる。
位の圧力はディスプレイ9上に即座に表示され、正確に
!!X触面の圧力分布を知ることができるとともに、各
種条件下での圧力分布の経時変化をも知ることができ、
これによシ、ガスケット部における洩れの発生し易い部
位禁確認して、ガスケットの形状あるいは締め付はポル
トの位置等を正確に決定することができる。
本発明の圧力検出器は高分子圧電体シートを用いたから
、接触面の凹凸になじみ、取り扱いが容易であるととも
に、正確な圧力分布測定が可能である。
、接触面の凹凸になじみ、取り扱いが容易であるととも
に、正確な圧力分布測定が可能である。
またリード線15は電極12.14とともにパターン化
して蒸着するようにしたので、製作工程が簡略化できる
。
して蒸着するようにしたので、製作工程が簡略化できる
。
かくの如く、上記実施例の圧力検出器は高分子圧電体シ
ートの両面に電極を形成し、一方の面の電極を複数に分
割したもので、接触面の圧力分布とその経時変化を正確
に測定でき、しかも製作および取扱いが容易である。
ートの両面に電極を形成し、一方の面の電極を複数に分
割したもので、接触面の圧力分布とその経時変化を正確
に測定でき、しかも製作および取扱いが容易である。
第5図は本発明の第2の実施例を示すもので、高分子圧
電体シート11の上面電極12にはそれぞれシート11
外に延びる各リード線16の一端が直接接続しである。
電体シート11の上面電極12にはそれぞれシート11
外に延びる各リード線16の一端が直接接続しである。
上記リード線16は圧電体シート11に触れないように
、コーティングされた絶縁性樹脂18内を配線しである
。
、コーティングされた絶縁性樹脂18内を配線しである
。
これによっても、第1の実施例と同様の効果を生じる上
に、第1の実施例におけるリード線15による嫂差電圧
が除去される。
に、第1の実施例におけるリード線15による嫂差電圧
が除去される。
第6図は本発明の第3の実施例を71りずもので、高分
子圧ij体フシ−11の下面電極13を上面% 極12
と対応せしめて分割するとともに、下面に端子用″電極
20を新たに設け、”電極13.20間をリード線19
で結んである。電t’M2゜には外部に延びるリード線
17が接続しである。
子圧ij体フシ−11の下面電極13を上面% 極12
と対応せしめて分割するとともに、下面に端子用″電極
20を新たに設け、”電極13.20間をリード線19
で結んである。電t’M2゜には外部に延びるリード線
17が接続しである。
そして、上記各一対の電極12.13聞に生じた電圧を
差動アンプに入力すれば、第1の実施例に比してノイズ
及びドリフトを除去する上で有利である。
差動アンプに入力すれば、第1の実施例に比してノイズ
及びドリフトを除去する上で有利である。
第7図は本発明の第4の実施例を示すもので、第3の実
施例における上下面電極12.13にそれぞれシート1
1外に延びる各リード線16.17の一端が直接接続さ
れ、各リード線16.17は圧電体シート11に触れな
いように、コーティングされた絶縁性m脂1B内を配線
しである。これにより、第3の実施例における効果に加
えて、さらに、リード線15.19による誤差電圧も除
去される。
施例における上下面電極12.13にそれぞれシート1
1外に延びる各リード線16.17の一端が直接接続さ
れ、各リード線16.17は圧電体シート11に触れな
いように、コーティングされた絶縁性m脂1B内を配線
しである。これにより、第3の実施例における効果に加
えて、さらに、リード線15.19による誤差電圧も除
去される。
なお、上記実施例では圧電体シートとして高分子単体の
シートを使用したが、例えばポリフッ化ビニリデンとチ
タン酸ジルコン鉛を混合した、いわゆる高分子複合動圧
電体シートを使用しても艮い。
シートを使用したが、例えばポリフッ化ビニリデンとチ
タン酸ジルコン鉛を混合した、いわゆる高分子複合動圧
電体シートを使用しても艮い。
また、電極およびリード線の形成方法は蒸着に限らず、
箔状金属を導電性接着剤で1はりつける方法でも良い。
箔状金属を導電性接着剤で1はりつける方法でも良い。
さらに、複数形成する電圧取出用電極の形状は異ならし
めても良く、この場合には第4図に示すフローチャート
において、電圧を圧力に換算する定数Zの値を各電極毎
に変えて補正する。
めても良く、この場合には第4図に示すフローチャート
において、電圧を圧力に換算する定数Zの値を各電極毎
に変えて補正する。
以上の如く、本発明の接触面圧力分布検出器は圧電体V
−)の両面に電極を形成するとともに、少なくとも一方
の電極を複数に分割することにより、物体の接触面の圧
力分布を簡単かつ正確に測定することができるものであ
る。
−)の両面に電極を形成するとともに、少なくとも一方
の電極を複数に分割することにより、物体の接触面の圧
力分布を簡単かつ正確に測定することができるものであ
る。
第1図ないし第4図は本発明の第1の実施例を示すもの
で、第1図は圧力検出器の全体平面図、第2図は圧力検
出器を接触面間に挿置した全体@【61図、第3図は出
力信号処理システムのブロック図、第4図は龜演算回路
の信号処理フローチャートであり、第5図ないし第7図
は本発明の第2ないし第4の実施例を示す検出器の全体
断面図である。 1・・・・・・接触面圧力分布検出器 11・・・・・・圧電体シート 12.13,14.20・・・・・・電極15.16.
l’7.19・・・・・・リード線18・・・・・・絶
縁性樹脂 代理人 弁理士 伊 藤求 馬 第1図 1日 第2図
で、第1図は圧力検出器の全体平面図、第2図は圧力検
出器を接触面間に挿置した全体@【61図、第3図は出
力信号処理システムのブロック図、第4図は龜演算回路
の信号処理フローチャートであり、第5図ないし第7図
は本発明の第2ないし第4の実施例を示す検出器の全体
断面図である。 1・・・・・・接触面圧力分布検出器 11・・・・・・圧電体シート 12.13,14.20・・・・・・電極15.16.
l’7.19・・・・・・リード線18・・・・・・絶
縁性樹脂 代理人 弁理士 伊 藤求 馬 第1図 1日 第2図
Claims (5)
- (1)厚さ方向に作用する圧縮圧力に比例して厚さ方向
に電圧を発生する圧電体シートの対向する両面に電極を
設け、上記電極の少なくとも一方は複数に分割するとと
もに、各電極には発生電圧を圧゛醒体シート外へ取り出
すリード線を接続し、上記圧電体シートは全体を絶縁物
でコーティングして、上記コーテイング面を圧電体シー
ト而と平行に形成したことを特徴とする接触面圧力分布
検出器。 - (2)上記1f極は一方の面のみを複数に分割形成した
特許請求の範囲第1項記載の接触面圧力分布検出器。 - (3)上記″電極は両面を複数に分I11形成し、圧電
体シートを介して両面の電極が対をなすようにした特許
請求の範囲第1項記載の接触面圧力分布検出器。 - (4)上記リード線は圧電体シートに密着配線した特許
請求の範囲第1項記載の接触面圧力分布検出器。 - (5) 上記リード線は圧電体シートと隔離して配線
した特許請求の範囲第1項記載の接触面圧力分布検出器
。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20483282A JPS5994028A (ja) | 1982-11-22 | 1982-11-22 | 接触面圧力分布検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20483282A JPS5994028A (ja) | 1982-11-22 | 1982-11-22 | 接触面圧力分布検出器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5994028A true JPS5994028A (ja) | 1984-05-30 |
Family
ID=16497118
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP20483282A Pending JPS5994028A (ja) | 1982-11-22 | 1982-11-22 | 接触面圧力分布検出器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5994028A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1987004786A1 (en) * | 1986-02-03 | 1987-08-13 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Weight-detecting device |
US4757181A (en) * | 1985-07-15 | 1988-07-12 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Weighing apparatus |
JPH05237794A (ja) * | 1992-02-28 | 1993-09-17 | Tsuchiya Techno:Kk | 樹脂管状成形品の切断方法とその装置 |
JP2016020814A (ja) * | 2014-07-11 | 2016-02-04 | 積水化学工業株式会社 | 圧電センサスイッチ |
WO2017188130A1 (ja) * | 2016-04-28 | 2017-11-02 | 日本バルカー工業株式会社 | 感圧検出方法、感圧センサー、感圧検出装置および感圧検出システム |
-
1982
- 1982-11-22 JP JP20483282A patent/JPS5994028A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4757181A (en) * | 1985-07-15 | 1988-07-12 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Weighing apparatus |
WO1987004786A1 (en) * | 1986-02-03 | 1987-08-13 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Weight-detecting device |
JPH05237794A (ja) * | 1992-02-28 | 1993-09-17 | Tsuchiya Techno:Kk | 樹脂管状成形品の切断方法とその装置 |
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WO2017188130A1 (ja) * | 2016-04-28 | 2017-11-02 | 日本バルカー工業株式会社 | 感圧検出方法、感圧センサー、感圧検出装置および感圧検出システム |
JPWO2017188130A1 (ja) * | 2016-04-28 | 2019-03-07 | 株式会社バルカー | 感圧検出方法、感圧センサー、感圧検出装置および感圧検出システム |
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