JPH01150825A - 感圧導電ゴムから成る荷重センサ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は感圧導電ゴムから成る荷重センサに関し、更に
詳細には前記ゴムを変形させる変形量（偏移量）を大き
くしたセンサに関するものである。

〔従来技術〕

カーボンなどの導電体粒子を、例えばシリコーンゴムな
どに分散含有させ、圧縮荷重に応じて電気抵抗が変化す
るようにした感圧導電ゴムにより、荷重を測定したり、
押圧力を調節して機器類を制御するためのセンサ素子と
して使用されていることは周知のとおりである。

前記感圧導電ゴムは、シート状成形品としたり、液状と
して電極上に塗布して固化させる塗料としたものなどの
形で市場に供給されている。

該感圧導電ゴムから成る荷重センサには可動部分がなく
、構造が極めて単純であるので各種の分野で実用される
に至っている。

感圧導電ゴムに荷重を加えるには、該ゴム面に所定の静
荷重を加えればよいが、第６図に示すようなセンサ１が
開発されている。即ち、該センサ１は、電極２の上にチ
ップ状の感圧導電ゴム３を配置し、その上に電極４を固
定部材５で固定したものである。該固定部材５は、通常
は樹脂を使用し画電極２，４を所定の間隔に保持した状
態で固化させる。

荷重は、電極４の自由端６側に掛けることによって感圧
導電ゴム３に力を伝達する。このときの感圧導電ゴム３
の抵抗値Ｒと荷重Ｗとの関係は、第７図の実線で示す曲
線を画いて変化する。図から明らかなように荷重Ｗの小
さいときは抵抗Ｒの変化量が大きくなり測定値がバラツ
クという問題がある。

そこで通常は、センサｌを作る際、ある程度感圧導電ゴ
ム３を圧縮した状態（以下初期圧という）で固定し、荷
重Ｗ＝Ｏの状態で有限の初期抵抗値ＲＯを与えるように
する。したがって荷重Ｗ−抵抗Ｒ曲線は、荷重の小さい
側Ｗｓが第７図の点線のように横に寝た形状となる。

又大きな荷重ＷＬでは抵抗Ｒの変化割合が小さくなるの
で、第７図のａで示す範囲が有効測定範囲となるように
設計する。シート状とした感圧導電ゴム３は、通常はぼ
０．５　ｍｍの厚さｔに作られており、前記有効測定範
囲ａを与える感圧導電ゴム３の偏移量Δｌは、通常３０
０μｍ程度である。

ところで、ワードプロセッサなどの普及によってプリン
ターが普及するに至っているが、ここに使用する紙圧セ
ンサ等に感圧導電ゴムから成るセンサを使用すると、前
記偏移量では不足するという問題がある。すなわち、こ
の紙圧測定の際必要とする測定部６のストローク長さΔ
Ｌは、電極４の長さしおよび固定部材５、感圧導電ゴム
３間の腕の長さｌ、および前記偏移量Δｌによって決定
されるが、Δｌを固定して、Ｌ、７！を無制限に決定す
ることができず、大きい偏移量Δｌの感圧導電ゴムを作
る必要がある。

前記偏移量Δｌを増すには、当然前記ｔを厚くすること
が考えられる。しかしながら、感圧導電ゴム３の厚さｔ
を２倍にしても、ストローク長さΔｌは２倍にならない
という問題があり、又厚さを増すほど工業的に安定した
品質のものを供給することが困難となるという問題があ
る。

〔発明の目的〕

本発明は、以上の問題に着目して成されたものであり、
感圧導電ゴムの偏移量を大きくした荷重センサを提供す
ることを目的としている。

〔発明の構成〕

以上の目的を達成するための本発明の感圧導電ゴムから
成る荷重センサの構成は、導電体粒子を分散含有して成
り、荷重に応じて電気抵抗値が変化する感圧導電ゴムを
層状に積層して成る荷重検出部を有することを特徴とす
るものである。

前記感圧導電ゴムを層状に積層する構成は、′感圧導電
ゴムの偏移量を効果的に増大させるように作用する。

本発明に使用する感圧導電ゴムは、あらかじめシートな
いしフィルム状に成形したもの、溶液状として電極面に
塗布する塗料タイプ（導電インク）のものなど任意のも
のを使用することができる。

〔実施例〕

以下添付の図面を対照して一実施例により本発明を具体
的に説明する。

第１図は、本実施例の感圧導電ゴムから成るセンサの断
面図であり、基本的構造は前記第６図と同様のものであ
る。したがって、同様の部材には同じ番号を付して説明
を省略する。本実施例の感圧導電ゴム３は２層３．およ
び３□から成っており、電極２．４には感圧導電ゴム層
３１．３２がずれないように周囲に凸状の保持部８１．
８２を設けている。該保持部８□、８２は、樹脂成形品
を電極２．４に接着するなどの手段で取り付けることが
できる。

本実施例のセンサ１は、保持部８１’、８２と、前記説
明の初期圧とによって感圧導電ゴム層３１゜３２が互に
ずれて接触面積が変化しないように保持することができ
る。１辺がｌＱｍｓ＋厚さが０゜５１真の感圧導電ゴム
を用い、第１図に示す本実施例の偏移量Δｌと第６図に
示す従来例の偏移量Δｌとを比較した結果を第２図に示
す。第２図において横軸は荷重Ｗを表わし、縦軸は偏移
量Δｌを表わしており、曲線Ａは実施例、Ｂは比較例を
それぞれ示している。図か′ら明らかなとおり、従来例
では最高測定可能荷重約２６０ｇ、そのときの偏移量約
３８０μであったものが、２枚重ね合わせたものは、最
大測定可能荷重約５３０　ｇ’−そのときの偏移量約８
００μであるが、はぼ直線的に変化する部分、即ち、実
施例のａと比較例のｂとを比較すると実施例が遥かに大
きくなっていることが分かる。この結果を荷重抵抗値で
表わすと、第３図に示すように直線部分の拡大が２枚重
ねることの効果が著しいことが理解される。

本実施例の応用として、厚みを与えることが困難な塗料
タイプ（導電インク）を使用する場合には、それぞれの
電極に導電インクを塗布し、重ね合わせる用法がある。

このようにすると、２枚の厚さと同じ厚さに塗布するよ
りも測定範囲を拡大させることができる。

更に積層する場合には、電極２．４に凸部部８１．８２
を設けるのでは、途中の層を保持することができない。

そこで、４層に積層した実施例を第４図および第５図に
よって説明する。

該センサｌの基本的構造は、前記説明と同じ構造のもの
を使用し、４層に積層した感圧導電ゴム層３１．３２は
、保持具ｌＯによってずれないように保持される。該保
持具１０は、例えば軟質ポリウレタン樹脂の高発泡倍率
成形体から成り、感圧導電ゴム層３．〜３４を収容する
貫通孔１１を設けている。第４図、第５図の実施例では
前記保持具１０は、荷重−抵抗特性に影響を与えずに積
層した感圧導電ゴム層３１〜３４の横ずれを防止するこ
とができる。保持具１０の一部を電極２．４のいずれか
に接着することにより、更に保持状態を安定させること
ができる。

本発明方法によれば、抵抗変化幅が狭い導電ゴムの荷重
による抵抗変化領域を拡大することができ、新しい応用
分野を広げることを可能にする。

〔発明の効果〕

以上説明したとおり本発明の感圧導電ゴムから成る荷重
センサは、導電体粒子を分散含有してなり、荷重に応じ
て電気抵抗値が変化する感圧導電ゴムを層状に積層して
成る荷重検出部を有する構成としたので、感圧導電ゴム
の偏移量（変形量）を同様の厚さのものより大きくして
、直線的に変化する荷重測定範囲を遥かに拡大すること
ができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は一実施例による荷重センサの断面図、第２図は
第１図のセンサの荷重−偏移量特性グラフ図、第３図は
第１図のセンサの荷重−抵抗特性グラフ図、第４図は別
の実施例による荷重センサの断面図、第５図はその部分
斜視図、第６図は従来の荷重センサの断面図、第７図は
第６図のセンサの荷重−抵抗特性のグラフである。 １・・・荷重センサ、２，４・・・電極、３，３．〜３
４・・・感圧導電ゴム。 代理人　弁理士　小　川　信　−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 導電体粒子を分散含有して成り、荷重に応じて電気抵抗
   値が変化する感圧導電ゴムを層状に積層して成る荷重検
   出部を有すること特徴とする感圧導電ゴムから成る荷重
   センサ。