JPH02226031A - 圧電型圧力分布センサ - 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、複数個の圧電素子をマトリクス状に配置して
接触圧力分布を検出する圧電型圧力分布センサに関し、
特に、１を磁波シールド構造が備えられたものに関する
。

〔従来の技術〕

第２図に、従来の圧電型圧力分布センサの概略構成を部
分切欠側面断面図で示す。

圧電型圧力分布センサでは、絶縁性材料よりなるベース
部材ｌ上に、複数個の圧電素子２がマトリクス状に配置
されて圧電素子群が構成されている。また、ベース部材
ｌの周縁部には、圧電素子群を囲むように上方に突出さ
れた導電性フレーム３が取付けられている。フレーム３
の上方開口部には、可撓性の加圧シート４が配置されて
いる。

加圧シート４は、圧電素子群の各圧電素子２の上端面を
押圧し得るように可撓性を有する材料で構成されており
、かつその周縁部がフレーム３に固定されている。

上記の構造では、ベース部材１上に配置された複数個の
圧電素子２の上部両端に設けられた電極（図示せず）間
の電位差を測定することにより、加圧シート４を介して
各圧電素子２に加えられた圧力を算出し、それに基づい
て圧力分布を知ることが可能とされている。

〔発明が解決しようとする技術的課題〕上述した圧力分
布センサでは、周囲が導電性のフレーム３で覆われてい
るものの、圧電素子群を構成する複数個の圧電素子２の
上方の電磁波シールドは十分に行われていない、従って
、周囲の電磁波ノイズにより影響を受け、測定精度が低
下することがあった。

よって、本発明の目的は、電磁波誘導ノイズの影響を効
果的に防止することが可能な構造を備えており、それに
よって圧力分布を正確に測定し得る圧電型圧力分布セン
サを提供することにある。

〔技術的課題を解決するための手段〕

本発明の圧電型圧力分布センサでは、ベース部材上にマ
トリクス状に複数個の圧電素子が配置されて圧電素子群
が構成されている。この圧電素子群の上方には、可撓性
を有する材料よりなる加圧シートが配置されている。そ
して、圧電素子群及び加圧シートは、ベース部材とケー
ス蓋とからなるケースに収納されている。このケース蓋
には、加圧シートのうち、圧電素子群の上端面と表裏対
向するシーｈ　ｆＪ域を露出させる開口が形成されてい
る。

上記ベース部材及びケース蓋のそれぞれの少なくとも一
方面が導電性表面を有するように構成されており、かつ
加圧シートの下面のうち少なくとも上記開口に露出され
る領域の裏面部分全域にアース電極が形成されている。

このアース電極は、ケース蓋の上記導電性表面と電気的
に接続されている。。

〔作用〕

加圧シートの下面のうち、少なくともケース蓋の開口に
露出される領域の裏面部分全域にアース電極が形成され
ており、このアース電極がケース蓋の導電性表面に電気
的に接続されているので、内部の圧電素子群及びその他
の電子部品や配線パターンが確実にｔｍシールドされる
。従って、電磁誘導ノイズの測定への影響を効果的に抑
制することが可能とされている。

（実施例の説明〕 第３図は、本発明の一実施例の概略斜視図である０本実
施例の圧電型圧力分布センサ１０は、ステンレス等の導
電性材料よりなるケースＩｌｌ内に構成されている。ケ
ース１１１は、導電性材料ではなく、絶縁性材料で構成
されていてもよく、その場合には内表面または外表面に
導電膜を全面に形成し、少な（とも一方面が導電性表面
を有するように構成する必要がある。

ケース蓋１１には、矩形の開口１１ａが形成されている
。後述するように、開口１１ａ内に露出している部分が
被測定物に当接され、その圧力分布が検出される。

上記実施例の内部の構造を、第４図の分解斜視図及び第
１図の断面図を参照して説明する。

本実施例のセンサのケースは、上述したケース蓋１１と
、ベース部材１２とにより構成されている。ベース部材
１２は、ステンレス等の金属材料よりなる。このベース
部材１２についても、ケース蓋１１と同様にｗＡ縁縁材
材料より構成してもよい、もっとも、絶縁性材料で構成
する場合には、ベース部材１２の内表面または外表面に
導電膜を形成し、一方面が導電性表面となるように構成
する必要がある。

ベース部材１２上には、上方に突出された位置決めビン
１２ａ、１２ｂが形成されている０位置決めビン１２ａ
、１２ｂは、ベース部材１２上に載置される後述の各部
材の位置決めを果たすために設けられている。

ベース部材１２のコーナ部分には、上方に突出した矩形
の突出部１２ｃｍ１２ｆが形成されている。突出部１２
ｃｍ１２１の側面には、ねじ孔１３が形成されている。

ねし孔１３は、ベース部材ｌ２上に各部材を収納し、ケ
ース蓋１１を被せた状態へ、ケース蓋１１をベース部材
１２にねじ１４により固定するために設けられている。

ベース部材１２の直上には、フレキシブル基板１５が載
置されている。フレキシブル基板１５には、位置決めビ
ン！２ａ、１２ｂに挿通される位置決め孔１５ａ、１５
ｂが形成されている。

また、第４図では正確には図示しないないが、フレキシ
ブル基板１５の上面には、所定の配線パターン１６（第
１図参照）が形成されており、想像線Ａで示す部分にチ
ップ型コンデンサが載置され、想像線Ｂで示す部分にＦ
ＥＴが搭載される。

さらに、想像線Ｃで示す４個の矩形Ｎ域には後述する圧
電素子が載置される。そして、圧電素子の下端面に形成
された電極と、フレキシブル基板１５上の配線パターン
１６とが電気的に接続されるように構成されている。

他方、第１図に示すように、フレキシブル基板１５の下
面には、全面にアース電極１７が形成されており、該ア
ース電８１１７はスルーホール１８によりフレキシブル
基板１５の上面側の接続電極１９と電気的に接続されて
いる。

第４図に戻り、２０はケーブルを示し、フレキシブル基
板１５に設けられた入出力パッドに接続される。

フレキシブル基Ｆｉ１５上には、平面形状が矩形の樹脂
枠２１が載置される。樹脂枠２１には、４個の圧電素子
収納用貫通孔２１ａ〜２１ｄ！びに位置決めビン１２ａ
、１２ｂが貫通する貫通孔２Ｉｅ、２１ｆが形成されて
いる。樹脂枠２１は、４個の圧電素子２２〜２５をそれ
ぞれ収納するために設けられているものである。樹脂枠
２１の厚みは、圧電素子２２〜２５の厚みよりも薄くさ
れている。

圧電素子２２〜２５は、上下方向に圧力が加えられたと
きに圧電効果により電荷を発生する圧電材料よりなり、
それぞれ、上下端面に電極を付与した構造を存する。圧
電材料として圧電セラミックスや圧電性単結晶のような
比較的剛性の高いものが用いられる。

樹脂枠２１上には、開口２６ａを有する弾性シート２６
が載置される。開口２６ａは、圧電素子２２〜２５の上
端面を露出させる大きさに形成されている０弾性シート
２６は、例えば合成ゴム等の弾性材料により構成されて
いる。

弾性シート２６上には、圧電素子を被測定物体に当接さ
せる加圧シートとして機能する第２のフレキシブル基板
２７がｌ置される。フレキシブル基板２７の内部には、
矩形の貫通孔２７ａが形成されている０貫通孔２７ａは
、樹脂枠２１の上面に形成された嵌合突起２１ｇが挿通
し得る形状及び大きさに形成されている。この貫通孔２
７ａ及び嵌合突起２１ｇにより、フレキシブル基板２７
の位置決めが果たされる。

第１図を併せて参照して、第２のフレキシブル基板２７
の下面には、全面にアース電極２７ｂが形成されている
。アースｔｉ２７ｂは、圧電素子２２．２４の上端面の
１１Ｅ８［＋２２　ａ、　　２４　ａと導電性接着剤（
図示せず）により電気的に接続されている。第１図では
図示されていない圧電素子２３゜２５の上端面の電極も
同様にアースを極２７ｂに電気的に接続される。

他方、フレキシブル基板２７の上面には、第４図に示さ
れているように、矩形枠上の電極パターン２７ｃが形成
されている。この電極パターン２７ｃは、第１図から明
らかなように、開口！　１．　ａの周縁外側でケース蓋
１１の内面に接する形状に形成されている。

また、第２のフレキシブル基板２７にもスルーホール２
８が形成されており、該スルーホール２８によりアース
電極２７ｂと上面の電極パターン２７ｃとが電気的に接
続されている。従って、フレキシブル基板２７の下面の
アース電８ｉ２７ｂは、スルーホール２８及び電極パタ
ーン２７ｃを介してケース蓋１１に電気的に接続されて
いる。

フレキシブル基板２７の上方には、例えばステンレス等
の機械加工によりその厚みを低減することが可能な材料
よりなる第１〜第４の高さ調整部材２９〜３２が、連結
部３３により互いに連結されてなる高さ調整プレート３
４が固着されている。

第１〜第４の高さ調整部材２９〜３２は、平面形状が矩
形であり、圧電素子２２〜２５の上端面にフレキシブル
基板２７を介して表裏対向する部分に！！Ｉ！置される
。高さ調整部材２９〜３２は、図示のように連結部材３
３により互いに連結されている必要は必ずしもなく、そ
れぞれ独立に設けられていてもよい、この高さ調整部材
２９〜３２は、組立て後に、機械加工によりその厚みを
低減することにより、各圧電素子２２〜２５が設けられ
ている部分のセンサの高さを均一化するために設けられ
ているものである。

上述した各構成部材をベース部材１２上に載置し必要な
部分を固着した状態でケース蓋１１を被せ、ねじ１４に
よりケース１１１をベース部材１２に固着することによ
り、第３図の圧電型圧力分布センサ１０を得ることがで
きる。

次に、本実施例の特徴的構造につき、第３図の１−ＩＡ
ＩＩに沿う部分の要部を拡大して示す第１図を参照して
、より具体的に説明する。

組込まれた状態では、圧電素子２２．２４の上方には、
下面にアース電極２７ｂが形成された第２のフレキシブ
ル基板２７が載置されている。このアース′ｌ１８ｉ２
７ｂは、前述したように、スルーホール２８及び電極パ
ターン２７ｃを介してケース蓋１１に電気的に接続され
ている。

他方、圧電素子２２〜２５の下方では、第１のフレキシ
ブル基板１５の下面の全面にアースを極１７が形成され
ている０本実施例の圧電型圧力分布センサ１０では、全
体が導電性材料よりなるケース蓋１１とベース部材１２
により囲繞されており、一応の電磁シールド構造が備え
らでいる。さらに、開口１１ａが設けられている部分、
すなわち被測定物体に当接する部分では導電性材料より
なるケース蓋ＩＩが存在しないが、この開口１１ａに臨
む部分においては、第２のフレキシブル基板２７の下面
にアース電８ｉ２７ｂが形成されており、該アース電８
ｉ２７ｂがスルーホール２Ｂ及び１！１極パターン２７
ｃを介してケース蓋１１に電気的に接続されている。従
って、該開口１１ａ部分においても電磁シールド構造が
与えられている。

よって、被測定物体を開口１１ａ側から当接させて圧力
分布を検出するに際し、外部からの電磁誘導ノイズの影
響を効果的に防止することが可能とされている。

なお、上記実施例では、第２のフレキシブル基板２７の
下面の全面にアース電１２７ｂを形成していたが、ケー
ス蓋１１が導電性表面を少なくとも一方面に有するよう
に構成されているので、少なくとも開口１１ａに露出さ
れる部分の裏面にのみアース電極２７ｂが形成されてお
りさえすれば、本発明の効果を得ることができる。

Ｃ発明の効果〕 以上のように、本発明では、ベース部材及びケース蓋が
少なくとも一方面に導電性表面を有する材料よりなり、
加圧シートの下面のうち少なくともケース蓋の開口に臨
む領域の真面部分の全域にアース電極が形成されており
、かつ該アース電極がケース蓋の導電性表面と電気的に
接続されているので、収納された圧電素子や他の電子部
品を確実に電磁シールドすることが可能とされている。

よって、外部からの！磁誘導ノイズの存在の如何に関わ
らず、正確に被測定物体の当接に基づく圧力分布を検出
することができる。従って、圧電型圧力分布センサの精
度及び信頼性を効果的に高めることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の要部を拡大して示す、第３
図の１−１線に沿う部分の拡大断面図、第２図は従来例
を説明するための部分切欠側面断面図、第３図は本発明
の一実施例の概略斜視図、第４図は第３図実施例の分解
斜視図である。 図において、１０は圧電型圧力分布センサ、１１はケー
ス蓋、ｌｌａは開口、１２はベース部材、２２〜２５は
圧電素子、２７は加圧シートとしての第２のフレキシブ
ル基板、２７ｂはアースを極、２７ｃは枠状の電極パタ
ーン、２８はスルーホールを示す。 第１図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ベース部材と、 ベース部材上においてマトリクス状に配置された複数個
   の圧電素子よりなる圧電素子群と、前記複数個の圧電素
   子群の上方に配置された可撓性部材よりなる加圧シート
   と、 前記ベース部材と協働して、少なくとも圧電素子群及び
   加圧シートを収納するケースを構成しており、かつ前記
   加圧シートのうち少なくとも圧電素子群の上端面と表裏
   対向するシート上面領域を露出させる開口を有するケー
   ス蓋とを備える圧電型圧力分布センサにおいて、 前記ベース部材及びケース蓋のそれぞれの少なくとも一
   方面が導電性表面を有する材料からなり、かつ 前記加圧シートの下面のうち少なくとも前記開口に露出
   される領域の裏面部分全域にアース電極が形成されてお
   り、該アース電極が前記ケース蓋の導電性表面と電気的
   に接続されていることを特徴とする、圧電型圧力分布セ
   ンサ。