JPH075385Y2 - 圧力検出器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、面の一部に作用する圧力を検出する圧力検出
器に関する。

〔従来の技術〕

物体に作用する圧力を検出することは、その物体の属す
る機構の制御のみならず、圧力が作用したときその物体
に生じる現象の解明等にも必要である。このような現象
解明の一例として、コンピユータ用プリンタ基板の製造
過程中、加圧時に生じる現象について説明する。

第６図はコンピユータ用プリント基板の分解側面図であ
る。図で、１はPCB等の合成樹脂板、２は合成樹脂板１
の表裏面上にエツチング技術等で所要のパターンをもつ
て形成された銅箔、３はプリプレグと称される薄いシー
トである。シート３はガラス繊維中に樹脂を含浸させて
構成され、合成樹脂板１どうしを接着するのに用いられ
る。１′,2′はそれぞれ別の合成樹脂板およびその表裏
に形成された銅箔である。コンピユータ用プリンタ基板
は、上記のように銅箔のパターンが形成されている合成
樹脂板を多数枚、それらの表裏両側にシート３を介在さ
せ積層状態で加熱、加圧することにより構成される。

第７図はコンピユータ用プリンタ基板を加圧する加圧機
構の概略を示す断面図である。この図で、５は上厚板、
６は上厚板５に対向して配置された下厚板である。上厚
板５と下厚板６の対向する面は平面に仕上げられてい
る。第６図に示すような積層体を上厚板５と下厚板６と
の間に挿入し、加熱を行ないながら上厚板５を図示しな
い油圧シリンダで下降させて圧力を加えると、各シート
３は溶融し、各合成樹脂板相互が融着されて多層のプリ
ント基板が構成される。

ところで、このようなプリント基板の製造においては次
のような現象が生じる。即ち、第１の現象は、上厚板５
と下厚板６の対向する面はそれぞれ平面であるにもかか
わらず、加圧力を除去するとプリント基板の厚さは全面
均一とはならず部分的に差を生じること。第２の現象は
各合成樹脂板相互にずれが生じること。第３の現象は、
加圧中に泡が生じることである。これらの各現象は、加
圧時のプリント基板面の各部分に加わる圧力の差に原因
があると考えられ、上記各現象を理解するために、プリ
ント基板面上の各部に加わる圧力を加温（130°〜170
°）下でも検出することができる圧力検出器が求められ
ていた。

この要望に応えるため、第７図に示すような圧力検出器
が用いられていた。即ち、８は下厚板６に形成された
穴、９は穴８を形成することにより作られる薄板部、10
は穴８と連通する通路、11は圧力計である。穴８および
通路９には液体が充満されている。第７図ではこのよう
な圧力検出器は１個のみ示されているが、下厚板６の面
に対して多数個マトリクス状に配置されて各部分の圧力
が独立して検出できるようになつている（例えば180mm
平方に９行９列に81個配置される）。圧力が加わると薄
板部９がたわみ、このたわみがこれに応じた圧力となつ
て流体により伝達され圧力計11に現われる。

第８図（ａ），（ｂ）は他の圧力計を示す。第８図
（ａ）で8,9は第７図に示すものと同じ穴および薄板
部、12は薄板部９の裏面に貼着されたひずみゲージ、13
はひずみゲージ12に接続されたリード線を示す。薄板部
９に作用する圧力によるたわみは、ひずみゲージ12の電
気抵抗を変化させ、この電気抵抗の変化により圧力が検
出される。

第８図（ｂ）で、15は下厚板６の表面から延びた小径の
穴、16は穴15に挿通された棒状体、17は棒状体16に連結
された変換部である。棒状体16の上端面に圧力が加わる
とこれに応じて棒状体16が下方に押圧され、この押圧力
が変換部17により電気信号等に変換され出力される。

これら圧力検出器により下厚板６の表面の各部に作用す
る圧力を検出することができるが、第７図、第８図
（ａ）に示す薄板部９を有する圧力検出器においては、
圧力による相当程度の変形を得るためには薄板部９を薄
く形成しなければならず、このような薄い肉厚はその部
分に破壊を生じるおそれが大きく、かつ、肉厚が小さ過
ぎると真の圧力を検出できないという問題点がある。
又、第８図（ｂ）に示す圧力検出器は、破壊のおそれは
ないが、棒状体16に圧力が作用したとき、それによる棒
状体16の変位に伴なつてその外周面と穴15の内壁面との
間に摺動を生じ、真の圧力を検出できないばかりでな
く、溶融流体が摺動面間に流入するという問題点があ
る。これらの問題点を解消するため、平行平板構造を用
いた圧力検出器が提案されている。これを図により説明
する。

第９図は平行平板構造を用いた圧力検出器の側面図であ
る。図で、20は棒状体、21a,21b,21c,21dは棒状体20と
下厚板６との間にに連結されたたわみである。各たわみ
部21a〜21dは薄い平板（薄板）で形成され、たわみ部21
a,21cは互いに同一方向に平行に配置され、かつ、たわ
み部21b,21dも互いにたわみ部21a,21cと同一方向に平行
に配置されている。たわみ部21a〜21dより成る平行平板
構造は、図で上下方向の力には弾性を有するが、他の方
向の力に対しては高い剛性を有する。22,23はたわみ部2
1a〜21dを形成するためにあけられた穴である。24は弾
性を有するパツキングを示し、棒状体20に密着してその
変位とともに変形して溶融流体の侵入を防止する。な
お、17は第８図（ｂ）に示すものと同じ変換部である。
下厚板６にはこのような圧力検出器がマトリクス状に多
数配置されている。

棒状体20の上端面に圧力が作用すると、棒状体20は下方
へ押圧されるが、このとき、たわみ部21a〜21dは棒状体
20の押圧力により変形し、棒状体20の下方への変位を可
能にする。たわみ部21a〜21dは棒状体20に対して、下厚
板６の表面に垂直な方向（図で上下方向）の変位のみを
許し、他の方向の変位を抑える特性を有する。したがつ
て、棒状体20は第８図（ｂ）に示すもののように穴15に
案内されなくても垂直方向に変位する。変換部17からは
棒状体20の変位に応じた信号が出力される。棒状体20の
上端面に作用している圧力が除去されると、棒状体20は
たわみ部21a〜21dにより原位置に復帰せしめられる。

〔考案が解決しようとする課題〕

第９図に示す圧力検出器は、第７図および第８図（ａ）
に示すような直接力が作用する薄肉部を備えておらず、
又、棒状体20との摺動部分もないので、破壊のおそれな
く真の圧力を測定することができる。

ところで、棒状体20に圧力が作用したとき、棒状体20の
変位が微小であると当該圧力を精度良く検出することは
できない。そして、棒状体20に相当程度の変位を得るた
めには、各たわみ部21a〜21dをある最小値以上の長さと
する必要がある。この長さのため、穴22,23の径が必然
的に定まり、パツキング24の幅の又これに従って定ま
る。結局、パツキング24の幅はたわみ部21a〜21dの長さ
以上となる。

ここで、第９図に示す圧力検出器に圧力が作用している
状態を考えると、この圧力が棒状体20にのみ作用してい
ることはほとんどなく、通常はその周辺にも同じ圧力が
作用することとなり、パツキング24にもこの圧力が作用
する。そして、パツキング24に圧力が作用すると、パツ
キング24の幅の中央部分は棒状体20の変位より遥かに大
きく穴内に突出変位（変形）する。この場合、パツキン
グ24の幅が小さいと、その変形の大きさも小さいので何
等の支障も生じないが、パツキング24の幅は上述の理由
により小さくすることはできず、この結果、圧力によつ
てはその変形が大きくなり、甚だしい場合、パツキング
24が穴の内側に入り込んでしまい、パツキングとして機
能しなくなる。

さらに、上記パツキング24に生じる問題とは別に、第９
図に示す圧力検出器には次のような問題もある。即ち、
薄肉部21a〜21dを形成するためには、下厚板６の表面と
平行な方向に穴22,23をあける必要があり、このような
穴22,23の加工は極めて困難であり、多くの手間と時間
を要する。

本考案の目的は、上記従来技術における課題を解決し、
溶融流体の侵入を確実に防止することができるととも
に、平行平板構造を極めて容易に構成することができる
圧力検出器を提供するにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため、本考案は平面を有する厚板
と、この厚板に形成された穴と、この穴内に挿入され端
面が前記平面の一部を構成する剛体の棒状体と、この棒
状体と前記穴の内壁とを連結する複数の薄板と、前記棒
状体の変位により圧力を検出する検出手段とを備えた圧
力検出器において、前記薄板を、前記棒状体の第１の高
さ位置両側から第１の方向に延びる２つの薄板、および
前記棒状体の第２の高さ位置両側から第２の方向に延び
る２つの薄板で構成するとともに、一方の面が前記平面
の一部を構成し前記棒状体の周面と小間隙を隔てて前記
穴に突出配置された剛体のリングと、このリングと前記
棒状体との間に介在せしめられた弾性のシールとを設け
たことを特徴とする。

〔作用〕

棒状体に圧力が作用すると、棒状体は各薄板を変形させ
ながら圧力に応じて変位する。検出手段はこの変位によ
り圧力の大きさを検出する。棒状体に圧力が作用したと
きシールにも同じ圧力が作用するが、リングの存在によ
りシールの幅は極めて小さく、したがつてその変形も小
く、シールとしての機能を維持することができる。

〔実施例〕

以下、本考案を図示の実施例に基づいて説明する。

第１図は本考案の第１の実施例に係る圧力検出器の断面
図である。図で、第９図に示す部分と同一部分には同一
符号を付して説明を省略する。6Sは下厚板６の穴の開口
部に形成された段部、30は段部6Sに装着された溝付きリ
ングである。溝付きリング30の上面は、溝付きリング30
が段部6Sに装着されたとき、下厚板６の上面と同一面に
なるように設計されている。又、溝付きリング30の幅
（図の左右方向寸法）は、溝付きリング30が段部6Sに装
着されたとき、その内壁が棒状体20の外周面に僅かな間
隔をもつて対向するような寸法に選定されている。31は
溝付きリング30の内壁周面に形成された溝、32は溝付き
リング30の内壁面と棒状体20の外周面との間にシリコン
ゴムを流し込むことにより挿入されたシールである。な
お、このシリコンゴムとしては、シールの確実性の視点
から、棒状体20の側面や溝付きリング30の内側面との接
面でシリコンゴムが金属面と接着される性能のものを用
いるのが望ましい。

34a,34b,34c,34d（34dは図面に現われていない）は第９
図に示すたわみ部21a〜21dと同一機能を有するたわみ部
である。たわみ部34a,34bは第９図に示すたわみ部21a,2
1bと同じく、図で左右方向に張出しているが、たわみ部
34c,34dは第９図に示すたわみ部21c,21dと異なり、たわ
み部34a,34bの張出し方向とは直交する方向（図で紙面
に垂直な方向）に張出している。下厚板６、棒状体20、
および各たわみ部34a〜34dにより平行平板構造が構成さ
れる。

第２図は第１図に示す棒状体20とたわみ部34a〜34dの斜
視図である。第２図により各たわみ部34a〜34dの配置関
係が明瞭になるものと考える。なお、第２図では棒状体
20が角柱として描かれているが、円柱、その他の形状と
することができるのは当然である。

ここで、棒状体20およびたわみ部34a〜34dを下厚板６と
一体に形成する方法について説明する。第３図（ａ），
（ｂ）は第１図に示す平行平板構造の製造に使用される
放電加工用電極の斜視図である。各図で、35は上部電極
を示し、基部35a、基部35aから下方に平行に突出する２
つの突出側壁35b₁，35b₂および各突出側壁35b₁，35b₂の
下部に形成された凹み35c₁，35c₂で構成されている。
又、36は下部電極を示し、互いに平行な２つの突出側壁
36a₁，36a₂、これら突出側壁36a₁，36a₂の上部に形成さ
れた凹み36b₁，36b₂および２つの突出側壁36a₁，36a₂を
下部で連結する連結部36cで構成されている。突出側壁3
6a₁，36a₂の壁面は上部電極35の突出側壁35b₁，35b₂の
壁面に対して90度異なる壁面に形成されている。

加工は次のように行なわれる。まず、下部厚板６の上面
から下方へ向つて上部電極35により所定距離だけ放電加
工してゆく。そうすると、凹み35c₁，35c₂（図示してい
ない）に相当する部分で第１図に示すたわみ部34C,34d
の上面と側面とが形成され、又両突出側壁35b₁，35b₂の
間の凹部に相当する部分で、柱状体20と一体であり、か
つ、上面がたわみ部34a,34bと同一断面のブロツクが形
成される。次に、下厚板６の下面から上方へ向つて下部
電極36により所定距離だけ放電加工してゆく。この結
果、突出側壁36a₁，36a₂により、下面が前記たわみ部34
a,34bと同一断面のブロツクが除去されてゆき、凹み36b
₁，36b₂によりたわみ部34a,34bの下面が形成される。

このように、下厚板６の上面から上部電極35により下方
に向つて放電加工し、次いで、下厚板６の下面から下部
電極36により上方に向つて放電加工するだけで、第１図
に示す棒状体20および各たわみ部34a〜34dを極めて容易
に形成することができる。

以上、本実施例では、下厚板の開口部に溝付きリングを
設け、その内壁と棒状体周囲とが小間隔を隔てて対向す
るようにし、当該小間隔間にシリコンゴムのシールを設
けたので、シールの幅を小さくすることができ、シール
に加わる圧力によりシールが大きく内方に変形するのを
防止し、シールの機能を維持して溶融流体の侵入を確実
に防止することができる。又、上下のたわみ部を方向が
90°異なるように配置したので、上述のように加工を容
易とすることができる。

第４図は本考案の第２の実施例に係る圧力検出器の一部
の断面図である。図で、第１図に示す部分と同一又は等
価の部分には同一符号を付して説明を省略する。38は溝
付きリング30の溝31内に嵌入された０リング、39は０リ
ング上部にシリコンゴムを流し込むことにより装着され
た充填体である。充填体39の上面は厚板６、棒状体20、
リング30の上面と均一面とされる。本実施例の圧力検出
器の他の部分は、棒状体20が円柱であることを除き第１
図に示すものと同じである。

このように、本実施例では、下厚板の開口部に溝付きリ
ングを設け、その内壁と棒状体周面とが小間隔を隔てて
対向するようにし、溝付きリングの溝に０リングを嵌入
するとともにその上部にシリコンゴムの充填体を装着し
てシールを構成したので、さきの実施例と同じ効果を奏
するとともに、さきの実施例に比較して機械的強度を大
とし、かつ、シールの機能を増大させることができる。
即ち、シリコンゴムは機械的強度が小さく、かつ、流し
込み操作の不確実さに起因して内部が不均一となったり
泡が生じたりする可能性が大きくこれによりシールの機
能が不安定なものとなる。しかしながら、本実施例では
０リングを嵌着することによりこれらの問題を解消する
ことができる。

第５図（ａ），（ｂ）は本考案の第３の実施例に係る圧
力検出器の断面図である。第５図（ｂ）は第５図（ａ）
を90度回転させた場合の断面図である。各図で、第１図
に示す部分と同一又は等価な部分には同一符号を付して
説明を省略する。本実施例が第１図に示す実施例と異な
るのは、第１図に示す圧力検出器が下厚板６と一体に組
込まれるものであるに対して、本実施例の圧力検出器は
単体として構成されている点、および、第１図に示す圧
力検出器が変換部17を備えているのに対して、本実施例
の圧力検出器は変換部として他の構成を採用している点
にある。以下、各図により本実施例を説明する。40は圧
力検出器のケース、Ｓはたわみ部34c,34dの下面で、ケ
ース40および棒状体20との結合部に貼着されたひずみゲ
ージである。各たわみ部34a〜34dは棒状体20と一体構成
されるとともにケース40とも一体構成されている。ケー
ス40は下厚板６に穴をあけ、その穴に挿入して収納され
るが、これに限ることはなく、さきの各実施例のように
ケース40自体が下厚板６であつてもよいのは明らかであ
る。

次に、本実施例の動作を説明する。棒状体20に圧力が作
用すると棒状体20は下方に変位する。この変位により、
たわみ部34a〜34dには変位量に応じた変形が生じる。た
わみ部34c,34dの変形により、各ひずみゲージＳにはひ
ずみが生じる。このひずみは、棒状体20との連結部分の
ひずみゲージＳにおいて伸びひずみ、ケース40との連結
部分のひずみゲージＳにおいて縮みひずみとなる。これ
らひずみゲージＳは図示しないブリツジ回路の各辺を構
成するように電気的に接続されており、このブリツジ回
路の出力信号は、棒状体20に作用した圧力に比例するこ
ととなる。

このように、本実施例では、圧力検出器を単体で構成し
たので、各種下厚板への適用が容易となる。又、たわみ
部を利用してひずみゲージで圧力を検出するようにした
ので、全体構成を簡素化することができる。その他の効
果は第１の実施例の効果と同じである。

なお、上記各実施例では、上下のたわみ部の設置方向を
90度異ならしめる例について説明したが、90度以外の角
度を選択することができるのは明らかである。

〔考案の効果〕

以上述べたように、本考案では、厚板の開口部に剛体の
リングを設け、このリングの内壁と棒状体周面との間隔
を小さくし、この間隔に弾性シールを設けたので、圧力
によりシールが大きな変形を受けるのを防止することが
でき、シールの機能を確実に維持することができる。
又、上下の薄板の設置方向を異なる方向としたので、圧
力検出器の製造を容易とすることができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本考案の第１の実施例に係る圧力検出器の断面
図、第２図は第１図に示す棒状体およびたわみ部の斜視
図、第３図（ａ），（ｂ）は放電加工電極の斜視図、第
４図は本考案の第２の実施例に係る圧力検出器の一部の
断面図、第５図（ａ），（ｂ）は本考案の第３の実施例
に係る圧力検出器の断面図、第６図はプリント基板の分
解側面図、第７図は従来のプリント基板加圧機構の断面
図、第８図（ａ），（ｂ）および第９図はそれぞれ従来
の圧力検出器の断面図である。 ６……下厚板、17……変換部、20……棒状体、22,23…
…穴、30……溝付きリング、32……シール、34a〜34d…
…たわみ部、38……０リング、39……充填体、Ｓ……ひ
ずみゲージ

Claims (5)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】平面を有する厚板と、この厚板に形成され
   た穴と、この穴内に挿入され端面が前記平面の一部を構
   成する剛体の棒状体と、この棒状体と前記穴の内壁とを
   連結する複数の薄板と、前記棒状体の変位により圧力を
   検出する検出手段とを備えた圧力検出器において、前記
   薄板を、前記棒状体の第１の高さ位置両側から第１の方
   向に延びる２つの薄板、および前記棒状体の第２の高さ
   位置両側から第２の方向に延びる２つの薄板で構成する
   とともに、一方の面が前記平面の一部を構成し前記棒状
   体の周面と小間隙を隔てて前記穴に突出配置された剛体
   のリングと、このリングと前記棒状体との間に介在せし
   められた弾性のシールとを設けたことを特徴とする圧力
   検出器
2. 【請求項２】請求項（１）において、前記厚板、前記棒
   状体および前記各薄板は、一体に構成されていることを
   特徴とする圧力検出器
3. 【請求項３】請求項（１）において、前記検出手段は、
   前記薄板に設けられたひずみゲージを用いて構成されて
   いることを特徴とする圧力検出器
4. 【請求項４】請求項（１）において、前記シールは、前
   記リングに形成された溝と前記棒状体周面との間に挿入
   されたＯリング、およびこのＯリングの上部を覆う弾性
   の充填体で構成されていることを特徴とする圧力検出器
5. 【請求項５】請求項（１）において、前記シールは、シ
   リコンゴムであることを特徴とする圧力検出器