JPS6356932B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、圧力を受けて変位しこれを力に変換
するダイヤフラムと、このダイヤフラムに生じた
力が機械的に伝達されて変形を生じこの変形部に
添着されたストレインゲージによつて該力を電気
信号に変換する起歪体とからなる圧力変換器の製
造方法に関するものである。

圧力変換器として、第１図に示すように円筒状
のケースａに周縁部を固定されたダイヤフラムｂ
と該ダイヤフラムｂの中央部にケースａの外方に
向けて突出形成された伝達棒ｃと、圧力によつて
変形するダイヤフラムｂから伝達棒ｃを介して力
を受ける円板状の起歪体ｄおよび該起歪体ｄの適
宜な位置に添着されたストレインゲージｅによつ
て構成されたものが知られている。この圧力変換
器は、ダイヤフラムｂの中央部に突出形成された
伝達棒ｃが起歪体ｄの中央部に設けられた孔ｆに
嵌挿され、そして溶接によつて伝達棒ｃと起歪体
ｄとが互いに固定されている。また、ダイヤフラ
ムｂを支持するケースａの端面と起歪体ｄの周縁
に突出形成された堤状部ｇとの間も溶接によつて
互いに固定されている。そしてこの圧力変換器は
一般にダイヤフラムｂが支持されているケースａ
の端面と起歪体ｄの堤状部ｇとの溶接を行つた後
ダイヤフラムｂの伝達棒ｃと起歪体ｄとの溶接を
行うという方法で製造される。

ところで、このような従来の圧力変換器には次
のような問題があつた。すなわち、ダイヤフラム
ｂの伝達棒ｃと起歪体ｄとを溶接するときに伝達
棒ｃからダイヤフラムｂへ熱が伝わり、そのため
バイメタル効果によつてダイヤフラムｂが曲げら
れてしまう。そして、そのまま冷却されるとダイ
ヤフラムｂは変形した状態になり、圧力−出力特
性の直線性を悪くする大きな原因となつた。そこ
で、その溶接をするときにダイヤフラムｂ面に冷
し金をつけてダイヤフラムｂが高温にならないよ
うにすること等の工夫も為されたが、然程の効果
はなかつた。また、ダイヤフラムｂを冷しても溶
接時に伝達棒ｃがその熱膨張係数によつて延びる
ので、そのまま冷却されるとダイヤフラムｂは伝
達棒ｃによつて起歪体ｄ側へ引張られた状態とな
り、その状態で圧力変換器が完成してしまう。そ
してこれもダイヤフラムｂが曲る大きな原因とな
る。一般に無負荷状態でのダイヤフラムｂのうね
り（曲り）を10μ以内にしないと圧力−出力特性
の直線性が満足のいくものとならないが、従来の
圧力変換器ではダイヤフラムｂのうねりを10μ以
内にすることは難しく、場合によつてはそのうね
りが100μにも達し、歩留りも非常に悪いという
難点があつた。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは、起歪体とダイヤ
フラムとの溶接によつてダイヤフラムにうねり
（曲がり）が生ずるのを有効に防止し得且つ組立
上の歩留りを大幅に向上させ得ると共に、圧力−
出力特性の直線性を改善し得る圧力変換器の製造
方法を提供することにある。

本発明は、中央部に伝達棒が形成され圧力を受
けて変位してこれを力に変換するダイヤフラム
と、このダイヤフラムの変位によつて生ずる力を
伝達棒を介して中央部に受けて変形を生じこの変
形部に添着されたストレインゲージによつて前記
力を電気信号に変換するようにされた起歪体とを
備える圧力変換器の製造方法において、力伝達棒
の少なくとも先端部外周面にねじ部を形成してお
き、一方起歪体中央部には前記ねじ部と螺合され
得るねじ孔を形成しておき、伝達棒のねじ部を起
歪体のねじ孔にねじ込み、ダイヤフラムの周縁部
と起歪体の周縁部とが当接しかつその状態でダイ
ヤフラムが平坦な状態を保つようにそのねじ込み
量を調節し、次いでダイヤフラムの周縁部と起歪
体の周縁部を互いに圧接する方向に複数箇所にお
いてクランプし、その状態でそのダイヤフラムの
周縁部と起歪体の周縁部との間を適宜箇所におい
て仮溶接をし、その後クランプをはずし、その状
態でダイヤフラムの周縁部と起歪体の周縁部との
間を完全に溶接し、しかる後伝達棒のねじ部とそ
れに螺合された起歪体のねじ孔との間を溶接する
ことにより、上記の目的を完全に達成することが
できる。

以下、本発明を図面に示した実施例に従つて詳
細に説明する。

第２図はダイヤフラムにうねり（曲がり）が生
ずるのを防止した本発明圧力変換器の一実施例を
示すものである。同図において、１は円筒状のケ
ース、２は円板状のダイヤフラムで、その周縁部
がケース１の内周に一体に固設されている。３は
ダイヤフラム２の中心部に垂直に設けられた伝達
棒、４は該伝達棒３の外周面に設けられた雄ねじ
である。５は円板状の起歪体、６は起歪体５の中
心部に一体に形成された筒状部で、その孔７の筒
状部先端側の半部７ａには雌ねじ８が設けられて
いる。該雌ねじ８は伝達棒３の雄ねじ４と螺合し
得るように形成されている。又、孔７の他の半部
７ｂは伝達棒３の外径よりも稍大きな径にされて
いる。９は起歪体５の周縁部に一体に設けられた
堤状部で、その外径はケース１の外径と略同一に
され、その内径はケース１の内径よりも稍大径に
されている。

尚、第２図において、１２，１２は、起歪体５
の裏面（図においては下面）に設けられた２本の
半円弧状で且つ同心円状の応力集中溝であり、こ
の応力集中溝１２，１２に対応する表面側の上面
位置には、図示は省略したが、それぞれストレイ
ンゲージが例えば接着その他の手段によつて添着
されるものとする。

ケース１と一体のダイヤフラム２と起歪体５と
は次のようにして組立てられる。

ダイヤフラム２の伝達棒３の雄ねじ４を起歪体
５の孔７の雌ねじ８にねじ込む。そのねじ込み量
は起歪体５周縁の堤状部９端面とケース１の端面
とを当接せしめたときにダイヤフラム２が平らな
状態になるように調整する。ダイヤフラム２が平
らな状態にあるか否かはダイアルゲージあるいは
非接触変位計等で測定する。すなわち、その測定
をしながら伝達棒３の雄ねじ４の起歪体５の雌ね
じ８に対するねじ込み量を調整して、起歪体５と
ケース１とをクランプしたときにおけるダイヤフ
ラム２の状態が平らになるようにする。尚、ねじ
込み量が不充分な場合にはクランプしたときにお
けるダイヤフラム２の状態が凸状（下側から見
て）となる。逆に、ねじ込み量が大きすぎるとク
ランプしたときにおけるダイヤフラム２の状態が
凹状（下側から見て）となる。

そして、ねじ込み量の調整を終了後クランプ治
具１０によつてケース１の周縁部上面と起歪体５
の周縁部下面とを例えば３箇所においてクランプ
し、次いで互いに隣り合うクランプ治具１０の間
の部分において起歪体５とケース１との間の部分
１１を数箇所仮溶接する。その後クランプ治具１
０を取り外す。尚、クランプ治具１０を取り外し
ても起歪体５とケース１との間の部分が仮溶接さ
れているので、起歪体５とダイヤフラム２との位
置関係は固定される。次に起歪体５とケース１と
の間の部分を全周に亘つて本溶接をする。しかる
後、ダイヤフラム２の伝達棒３の雄ねじ４と起歪
体５の孔７の雌ねじ８との螺合部を溶接する。こ
れによつて、ダイヤフラム２と起歪体５との組立
が終る。

本発明によれば、ダイヤフラム２の伝達棒３と
起歪体５の孔７とを互いに螺合せしめるようにし
たので、その間を溶接してもその溶接によつてダ
イヤフラム２の伝達棒３と起歪体５の孔７との間
にずれが生じない。従つて、ダイヤフラム２は常
に平らな状態に保たれる。また、起歪体５とダイ
ヤフラム２の力関係は起歪体５のばね定数の方が
一般にダイヤフラム２のばね定数の数倍あるた
め、仮令、機械加工時にダイヤフラム２が変形し
たとしても（ダイヤフラムは通常薄く切削加工さ
れるため数十ミクロンのタワミができる場合もあ
る）組立時に、伝達棒３の起歪体５の孔７に対す
るねじ込み量を調整することによつてダイヤフラ
ム２を平らに調整することができる。従つて圧力
変換器の圧力−出力特性の直線性が向上する。

次に、このようにして組立てられた圧力変換器
の圧力検出作用について説明する。

第２図に示した圧力変換器５のダイヤフラム２
は、極めて高い平面性（うねりが10μ以下）を有
し、また、起歪体５の裏面側に応力集中溝１２，
１２が設けられ、且つこの応力集中溝１２，１２
の設けられた部分に対応する反対側（表面側）に
ストレインゲージ（図示省略）が添着された構成
となつているので、ダイヤフラム２は、圧力に対
応した変形をする。この変形は、伝達棒３を介し
て起歪体５に力に変換されて伝達される。この圧
力に対応した力は、起歪体５を撓ませる。この起
歪体５の変形により、起歪体５の内部には応力が
生じるが、その応力は応力集中溝１２，１２が形
成された部分において極めて大きくなる。このよ
うにして起歪体５の応力集中溝１２，１２の部分
に生じた大きな応力をこの応力集中溝１２，１２
に対応する反対面側に添着されたストレインゲー
ジによつて検出するのである。

以上詳述したように本発明によれば、製造過
程、すなわち起歪体とダイヤフラムとの溶接工程
において、従来の難点とされていたダイヤフラム
の変形がないため、歩留りがよく且つ、圧力−出
力変換特性の直線性が頗る良好な圧力変換器を製
造し得る圧力変換器の製造方法を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の圧力変換器の構成を示す縦断
面図、第２図は、本発明に係る圧力変換器の製造
方法により製造される圧力変換器の組立途中の状
態を示す縦断面図である。 ２…ダイヤフラム、３…伝達棒、４…雄ねじ、
５…起歪体、７…孔、８…雌ねじ、１２…応力集
中溝。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 中央部に伝達棒が形成され圧力を受けて変位
   してここれを力に変換するダイヤフラムと、この
   ダイヤフラムの変位によつて生ずる力を伝達棒を
   介して中央部に受けて変形を生じこの変形部に添
   着されたストレインゲージによつて前記力を電気
   信号に変換するようにされた起歪体とを備える圧
   力変換器の製造方法において、力伝達棒の少なく
   とも先端部外周面にねじ部を形成しておき、一方
   起歪体中央部には前記ねじ部と螺合され得るねじ
   孔を形成しておき、伝達棒のねじ部を起歪体のね
   じ孔にねじ込み、ダイヤフラムの周縁部と起歪体
   の周縁部とが当接しかつその状態でダイヤフラム
   が平坦な状態を保つようにそのねじ込み量を調節
   し、次いでダイヤフラムの周縁部と起歪体の周縁
   部を互いに圧接する方向に複数箇所においてクラ
   ンプし、その状態でそのダイヤフラムの周縁部と
   起歪体の周縁部との間を適宜箇所において仮溶接
   をし、その後クランプをはずし、その状態でダイ
   ヤフラムの周縁部と起歪体の周縁部との間を完全
   に溶接し、しかる後伝達棒のねじ部とそれに螺合
   された起歪体のねじ孔との間を溶接することを特
   徴とする圧力変換器の製造方法。