JP2009008399A - Polarization device of pressure sensor, and polarization method of pressure sensor - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To acquire a stable characteristic having no characteristic dispersion by polarizing uniformly and evenly without applying excessive tension to a flexible pressure-sensitive element. <P>SOLUTION: This device is provided with the flexible pressure-sensitive element 3 provided around a core electrode 2, a conductor 4 constituted of conductive fibers to be in contact with the whole periphery of the flexible pressure-sensitive element 3, a voltage application means 8 connected to the core electrode 2 and the conductor 4, a heating means 5 for heating the flexible pressure-sensitive element 3, and a moving means 6 for moving the conductor 4 in the contact state with the flexible pressure-sensitive element 3. Hereby, the conductor is uniformly in contact with the flexible pressure-sensitive element 3, to thereby polarize it uniformly and evenly from the whole periphery. Consequently, the stable characteristic having no characteristic dispersion can be acquired. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は圧力センサの分極装置および分極方法に関するものである。   The present invention relates to a polarization device and a polarization method for a pressure sensor.

従来、この種の圧力センサは図８示すようなものがある。すなわち、芯電極１０１の周囲に可撓性感圧体１０２を配置し、その周囲に外側電極１０３と外皮１０４を順次被覆して構成されている。   Conventionally, this type of pressure sensor is shown in FIG. In other words, the flexible pressure sensitive body 102 is disposed around the core electrode 101 and the outer electrode 103 and the outer skin 104 are sequentially covered around the flexible pressure sensitive body 102.

可撓性感圧体１０２としては合成ゴムや合成樹脂の中にチタン酸鉛、チタン酸ジルコン酸鉛のセラミック圧電体粉末を添加した複合体が用いられ、外側電極１０３は可撓性感圧体１０２の表面に銀系ゴム塗料などの導電塗料を塗着したものが用いられている。   As the flexible pressure-sensitive body 102, a composite in which ceramic piezoelectric powder of lead titanate or lead zirconate titanate is added to synthetic rubber or synthetic resin is used, and the outer electrode 103 is made of the flexible pressure-sensitive body 102. The surface is coated with a conductive paint such as silver rubber paint.

そして、上記ケーブル状圧力センサの一部あるいは全面に圧力が印加されたとき、その部分の圧力センサが歪む結果、芯電極１０１と外側電極１０３の間に電圧が誘起され、この誘起電圧を利用して圧力を検出している（例えば、特許文献１参照）。   When a pressure is applied to a part or the entire surface of the cable-shaped pressure sensor, the pressure sensor in that part is distorted. As a result, a voltage is induced between the core electrode 101 and the outer electrode 103, and this induced voltage is used. The pressure is detected (see, for example, Patent Document 1).

分極方法は、芯電極１０１と外側電極１０３の間に高電圧を印加して、可撓性感圧体１０２を分極している（例えば、非特許文献１参照）。   In the polarization method, a high voltage is applied between the core electrode 101 and the outer electrode 103 to polarize the flexible pressure-sensitive body 102 (see, for example, Non-Patent Document 1).

また、図９示すように、可撓性感圧体１０２をブロック状導電体１０５の通路に配設させ、このブロック状導電体１０５と芯電極１０１間に電圧を印加させることにより、ブロック状導電体１０５に配設された部分の可撓性感圧体１０２を分極している。   Further, as shown in FIG. 9, the flexible pressure-sensitive body 102 is disposed in the passage of the block-shaped conductor 105, and a voltage is applied between the block-shaped conductor 105 and the core electrode 101, so that the block-shaped conductor The portion of the flexible pressure sensitive body 102 disposed at 105 is polarized.

この分極により、セラミック粒子の自発分極の方向が電界方向に揃うので、可撓性感圧体１０２に圧電性が付与される（例えば、特許文献２参照）。
特開昭６２−２３００７１号公報 特開２００２−２８０６３３号公報 「圧電セラミック粉末と合成ゴムとから成る圧電複合材料」紛体と工業、２２巻、１号、１９９０年ｐ５０・５６ Due to this polarization, the direction of spontaneous polarization of the ceramic particles is aligned with the direction of the electric field, so that piezoelectricity is imparted to the flexible pressure sensitive body 102 (see, for example, Patent Document 2).
JP-A-62-230071 JP 2002-280633 A "Piezoelectric composite material consisting of piezoelectric ceramic powder and synthetic rubber" Powder and Industry, Vol. 22, No. 1, 1990, p50 / 56

しかしながら、従来の圧力センサの分極方法では、芯電極１０１と外側電極１０３の間に高電圧を印加したときに、可撓性感圧体１０２中に微小なクラックや空孔などの欠陥が存在すると、その欠陥部で微小放電が生じる。   However, in the conventional pressure sensor polarization method, when a high voltage is applied between the core electrode 101 and the outer electrode 103, there is a defect such as a minute crack or a hole in the flexible pressure-sensitive body 102. A minute discharge occurs at the defective portion.

この微小放電により、可撓性感圧体１０２の構成材料が熱的に蒸発、飛散して芯電極１０１と外側電極１０３間が短絡し、これら芯電極１０１と外側電極１０３間に高電圧を印加できなくなるので可撓性感圧体１０２を分極できないという課題を有していた。   By this minute discharge, the constituent material of the flexible pressure-sensitive body 102 is thermally evaporated and scattered, and the core electrode 101 and the outer electrode 103 are short-circuited, and a high voltage can be applied between the core electrode 101 and the outer electrode 103. As a result, the flexible pressure-sensitive body 102 cannot be polarized.

また、ブロック状導電体１０５に可撓性感圧体１０２を配設し、この可撓性感圧体１０２を移動手段１０６によって移動させながら分極する場合においては、可撓性感圧体１０２はケーブル状をなしているので、ブロック状導電体１０５に接する部分と接さない部分が生じてしまい、分極の度合に差が生じ、特性ばらつきが発生するという課題があった。   When the flexible pressure sensitive body 102 is disposed on the block-shaped conductor 105 and is polarized while being moved by the moving means 106, the flexible pressure sensitive body 102 has a cable shape. Therefore, there is a problem that a part that contacts the block-shaped conductor 105 and a part that does not contact the block-shaped conductor 105 are generated, a difference occurs in the degree of polarization, and characteristic variation occurs.

さらに、ブロック状導電体５を加熱手段１０７によって加熱することによって、可撓性感圧体１０２を加熱する場合においても、この可撓性感圧体１０２には加熱される部分と
されない部分が存在し、温度分布が生じることによる、特性ばらつきが発生するという課題があった。 Further, even when the flexible pressure-sensitive body 102 is heated by heating the block-shaped conductor 5 with the heating means 107, the flexible pressure-sensitive body 102 has a portion that is not heated. There has been a problem that characteristic variation occurs due to the temperature distribution.

さらに、分極の際に芯電極と導電体との間に引力が発生するため、分極しながら可撓性感圧体を移動させると可撓性感圧体に過剰な張力が加わってしまうので、例えばプーリーやロール等を介して可撓性感圧体を移動させると可撓性感圧体がプーリー等に接した際に張力等によって可撓性感圧体が変形するという課題があった。   Furthermore, since an attractive force is generated between the core electrode and the conductor during polarization, if the flexible pressure sensitive body is moved while being polarized, excessive tension is applied to the flexible pressure sensitive body. When the flexible pressure sensitive body is moved via a roll or the like, there is a problem that the flexible pressure sensitive body is deformed by tension or the like when the flexible pressure sensitive body comes into contact with a pulley or the like.

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、欠陥部が存在しても全体の可撓性感圧体が分極できなくなることを防ぎ、さらに、導電性繊維で構成された導電体を可撓性感圧体の全周で接触させ、導電体を移動させることで可撓性感圧体を分極する構成にすることで、可撓性感圧体に余剰な張力を印加させることなく均一に満遍なく分極させることで、特性ばらつきのない安定した特性を得ることを目的とする。   The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and prevents the entire flexible pressure-sensitive body from being unable to polarize even if a defective portion is present, and further allows a conductor composed of conductive fibers to be flexible. By making the flexible pressure-sensitive body polarize by making contact with the entire circumference of the pressure-sensitive pressure body and moving the conductor, the flexible pressure-sensitive body is uniformly and uniformly polarized without applying excessive tension. Thus, an object is to obtain stable characteristics without characteristic variation.

前記従来の課題を解決するために、本発明のケーブル状圧力センサの分極装置は、芯電極に周設された可撓性感圧体と、前記可撓性感圧体の全周で接触するように導電性繊維で構成された導電体と、前記芯電極と前記導電体に接続された電圧印加手段と、前記可撓性感圧体を加熱する加熱手段と、前記導電体を前記可撓性感圧体に接触しながら移動させる移動手段とを設けることによって、可撓性感圧体に均一に導電体を接触させることができるので全周囲から均一に満遍なく分極することが可能となる。   In order to solve the above-described conventional problems, the polarization device for a cable-shaped pressure sensor according to the present invention is in contact with the flexible pressure-sensitive body provided around the core electrode on the entire circumference of the flexible pressure-sensitive body. A conductor composed of conductive fibers, a voltage applying means connected to the core electrode and the conductor, a heating means for heating the flexible pressure sensitive body, and the conductor as the flexible pressure sensitive body. By providing the moving means that moves while in contact with the conductor, the conductor can be uniformly brought into contact with the flexible pressure-sensitive body, so that it is possible to uniformly polarize the entire circumference.

このため、分極できていない部分がなく、特性ばらつきのない安定した特性を得ることができる。   For this reason, there are no unpolarized portions, and stable characteristics without characteristic variations can be obtained.

さらに、導電体を移動させて可撓性感圧体を分極するため、分極時に可撓性感圧体を移動させる必要が無く、過剰な張力などが可撓性感圧体に印加されるのを抑制することが出来るので、例えば可撓性感圧体がプーリーやロール等に接した際などによって生じる変形などを抑制することができる。   Furthermore, since the flexible pressure sensitive body is polarized by moving the conductor, it is not necessary to move the flexible pressure sensitive body during polarization, and excessive tension is not applied to the flexible pressure sensitive body. Therefore, for example, deformation caused when the flexible pressure-sensitive body comes into contact with a pulley, a roll, or the like can be suppressed.

本発明のケーブル状圧力センサは、欠陥部が存在しても長尺状のケーブル全体の可撓性感圧体が分極できなくなることを防ぐことができる。さらに、導電性繊維で構成された導電体を可撓性感圧体の全周で接触するように構成にすることで、均一に満遍なく分極し、特性ばらつきのない安定した特性を得ることができる。さらに、導電体を移動させて可撓性感圧体を分極するため、分極時に可撓性感圧体を移動させる必要が無く、過剰な張力などが可撓性感圧体に印加されるのを抑制することが出来るので、例えば可撓性感圧体がプーリーやロール等に接した際などによって生じる変形などを抑制することができる。   The cable-shaped pressure sensor of the present invention can prevent the flexible pressure-sensitive body of the entire long cable from being unable to polarize even if a defect exists. Furthermore, by configuring the conductor made of conductive fibers so as to be in contact with the entire circumference of the flexible pressure-sensitive body, it is possible to uniformly polarize evenly and obtain stable characteristics without characteristic variation. Further, since the flexible pressure sensitive body is polarized by moving the conductor, it is not necessary to move the flexible pressure sensitive body during polarization, and excessive tension is not applied to the flexible pressure sensitive body. Therefore, for example, deformation caused when the flexible pressure-sensitive body comes into contact with a pulley, a roll, or the like can be suppressed.

第１の発明は、芯電極に周設された可撓性感圧体と、前記可撓性感圧体の全周で接触するように導電性繊維で構成された導電体と、前記芯電極と前記導電体に接続された電圧印加手段と、前記可撓性感圧体を加熱する加熱手段と、前記可撓性感圧体を前記導電体に接触しながら移動させる移動手段とを設け、可撓性感圧体に均一に導電体を接触させることができるので全周囲から均一に満遍なく分極することが可能となる。   According to a first aspect of the present invention, there is provided a flexible pressure-sensitive body provided around a core electrode, a conductor composed of conductive fibers so as to be in contact with the entire circumference of the flexible pressure-sensitive body, the core electrode, A voltage applying means connected to a conductor, a heating means for heating the flexible pressure sensitive body, and a moving means for moving the flexible pressure sensitive body while contacting the conductor are provided. Since the conductor can be brought into contact with the body uniformly, it becomes possible to uniformly polarize the entire circumference.

このため、分極できていない部分がなく、特性ばらつきのない安定した特性を得ることができる。   For this reason, there are no unpolarized portions, and stable characteristics without characteristic variations can be obtained.

さらに、導電体を移動させて可撓性感圧体を分極するため、分極時に可撓性感圧体を移
動させる必要が無く、過剰な張力などが可撓性感圧体に印加されるのを抑制することが出来るので、例えば可撓性感圧体がプーリーやロール等に接した際などによって生じる変形などを抑制することができる。 Further, since the flexible pressure sensitive body is polarized by moving the conductor, it is not necessary to move the flexible pressure sensitive body during polarization, and excessive tension is not applied to the flexible pressure sensitive body. Therefore, for example, deformation caused when the flexible pressure-sensitive body comes into contact with a pulley, a roll, or the like can be suppressed.

第２の発明は、特に、第１の発明において、可撓性感圧体を移動させる第二の移動手段を設け、第二の移動手段は電圧印加手段が停止している時に動作する構成にすることによって、分極時に生じる導電体と芯電極間の引力の影響も受けないので過剰な張力などが可撓性感圧体に印加されるのを抑制しながら、長尺の可撓性感圧体を分極することが可能になる。   According to a second aspect of the invention, in particular, in the first aspect of the invention, a second moving means for moving the flexible pressure sensitive body is provided, and the second moving means is configured to operate when the voltage applying means is stopped. As a result, it is not affected by the attractive force between the conductor and the core electrode generated during polarization, so that it is possible to polarize a long flexible pressure sensitive body while suppressing application of excessive tension to the flexible pressure sensitive body. It becomes possible to do.

つまり、分極装置内に配設されている可撓性感圧体は導電体を移動させることで分極し、分極終了時点で第二の移動手段によって分極された可撓性感圧体を移動させるとともに、分極されていない可撓性感圧体を分極装置内に配設させることができるため、長尺の可撓性感圧体を分極することが可能となる。   In other words, the flexible pressure sensitive body disposed in the polarization device is polarized by moving the conductor, and the flexible pressure sensitive body polarized by the second moving means is moved at the end of polarization, Since a non-polarized flexible pressure sensitive body can be disposed in the polarization device, a long flexible pressure sensitive body can be polarized.

さらに、第二の移動手段は電圧印加手段の出力が停止している時に行うので、分極時に生じる導電体と芯電極間の引力の影響も受けないので、過剰な張力などが可撓性感圧体に印加されるのを抑制することも可能となる。   Further, since the second moving means is performed when the output of the voltage applying means is stopped, it is not affected by the attractive force between the conductor and the core electrode generated at the time of polarization. It is also possible to suppress the application to.

第３の発明は、特に、第１の発明において、導電体を導電性材料で構成した支持部材に固定させることによって、電圧印加手段をひとつの導電体に接続するだけで各々の導電体に電圧を印加することができるため、電圧印加手段からの接続を簡素化できる。   According to a third aspect of the invention, in particular, in the first aspect of the invention, the electric conductor is fixed to a support member made of a conductive material, so that the voltage applying means is connected to one electric conductor, and the voltage is applied to each electric conductor. Therefore, connection from the voltage applying means can be simplified.

第４の発明は、特に、第１の発明において、導電性繊維の先端部に曲率を持たせることによって、導電性繊維の先端部が可撓性感圧体に接した際に可撓性感圧体に傷が付くのを抑制することができるため、分極時の不良発生を抑制するとともに、特性ばらつきのない安定した特性を得ることができる。   According to a fourth aspect of the invention, in particular, in the first aspect of the invention, the flexible pressure sensitive body is provided when the conductive fiber tip is in contact with the flexible pressure sensitive body by providing the tip of the conductive fiber with a curvature. As a result, it is possible to suppress the occurrence of defects during polarization and to obtain stable characteristics without characteristic variations.

第５の発明は、特に、第１の発明において、導電性繊維の側面を筒状にすることによって、導電性繊維の側面が可撓性感圧体に接した際に可撓性感圧体に傷が付くのを抑制することができるため、分極時の不良発生を抑制するとともに、特性ばらつきのない安定した特性を得ることができる。   In the fifth invention, in particular, in the first invention, the side surface of the conductive fiber is formed into a cylindrical shape, so that the flexible pressure sensitive body is scratched when the side surface of the conductive fiber contacts the flexible pressure sensitive body. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of defects during polarization and to obtain stable characteristics without characteristic variations.

第６の発明は、特に、第１の発明において、導電体が加熱手段を兼ねる構成にすることによって、可撓性感圧体の周囲から均一に電圧印加と加熱を同時に行うので、分極装置を簡素化できるとともに、均熱性が向上することによって、分極効率を向上させることができる。   In the sixth aspect of the invention, in particular, in the first aspect of the invention, since the electric conductor also serves as the heating means, the voltage application and the heating are simultaneously performed uniformly from the periphery of the flexible pressure sensitive body, so that the polarization device is simplified. In addition, the polarization efficiency can be improved by improving the heat uniformity.

第７の発明は、特に、第３の発明において、支持部材に固定された導電体を空隙を介して複数設けることによって、可撓性感圧体に欠陥部が存在すると、欠陥部を一部に含む一連の可撓性感圧体の分極はできなくなっていたものが、複数の分極電極を断続して設けることで、一定の長さで分極がし得なかった部分があったとしても、分極出来なかった部分を最小単位にとどめて、再度分極することが可能となる。   According to a seventh aspect of the invention, in particular, in the third aspect of the present invention, when a plurality of conductors fixed to the support member are provided via gaps, if there is a defective portion in the flexible pressure-sensitive body, the defective portion is partially included. Although a series of flexible pressure-sensitive bodies, which could not be polarized, could be polarized even if there was a part that could not be polarized by a certain length by providing a plurality of polarization electrodes intermittently It is possible to polarize again by keeping the missing part as the minimum unit.

よって、一連の可撓性感圧体の外側電極を形成する前に、微小な欠陥が一定長さ範囲内に存在することを検知することができ、これを加工して圧電ケーブルとして製造する際の歩留まりを向上することができる。   Therefore, before forming the outer electrode of a series of flexible pressure-sensitive bodies, it can be detected that a minute defect exists within a certain length range, and when this is processed to produce a piezoelectric cable Yield can be improved.

第８の発明は、特に、第３または７の発明において、導電体を導電性材料で構成した支持部材に固定させることによって、電圧印加手段を支持部材に接続するだけで各々の導電
体に電圧を印加することができるため、電圧印加手段からの接続を簡素化できる。 In an eighth aspect of the invention, in particular, in the third or seventh aspect of the invention, the electric conductor is fixed to a support member made of a conductive material, so that the voltage is applied to each electric conductor only by connecting the voltage applying means to the support member. Therefore, connection from the voltage applying means can be simplified.

第９の発明は、芯電極に可撓性感圧体を周設するステップと、前記可撓性感圧体を分極する導電性繊維で構成された導電体と前記芯電極に接続された電圧印加手段により電圧を印加するステップと、分極中に前記可撓性感圧体を加熱するステップとからなるケーブル状圧力センサの分極方法である。そしてこの分極方法により、電圧印加がケーブルの全周囲に印加されるので、均質な分極特性を有するケーブル状圧力センサを製造することができる。   According to a ninth aspect of the invention, there is provided a step of arranging a flexible pressure sensitive body around the core electrode, a conductor composed of conductive fibers that polarize the flexible pressure sensitive body, and a voltage applying means connected to the core electrode. Is a polarization method for a cable-shaped pressure sensor, which includes a step of applying a voltage by the step of heating the flexible pressure sensitive body during polarization. And by this polarization method, voltage application is applied to the entire circumference of the cable, so that a cable-shaped pressure sensor having uniform polarization characteristics can be manufactured.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

（実施の形態１）
図１において、ケーブル状圧力センサ１は、芯電極２に可撓性感圧体３を周設して形成されている。 (Embodiment 1)
In FIG. 1, a cable-shaped pressure sensor 1 is formed by surrounding a flexible pressure-sensitive body 3 around a core electrode 2.

芯電極２としては、コイル状金属線や金属細線を束ねた線などが用いられ、また、可撓性感圧体３としては、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、クロロプレン樹脂、塩素化ポリエチレン、シリコン樹脂等の高分子母材に、チタン酸ジルコン酸鉛などの圧電材料を複合化した高分子材料が用いられる。   As the core electrode 2, a coiled metal wire or a wire bundled with fine metal wires is used, and as the flexible pressure-sensitive body 3, an epoxy resin, a urethane resin, a chloroprene resin, a chlorinated polyethylene, a silicon resin, or the like is used. A polymer material in which a piezoelectric material such as lead zirconate titanate is combined with a polymer base material is used.

この可撓性感圧体３は、導電性繊維で構成された導電体４に全周で接触するように配設される。   The flexible pressure-sensitive body 3 is disposed so as to be in contact with the conductor 4 made of conductive fibers on the entire circumference.

導電体４としては、鉄、ステンレス、銅、黄銅、アルミニウム等を用いる。   As the conductor 4, iron, stainless steel, copper, brass, aluminum or the like is used.

本実施の形態において、導電体４として使用する導電性繊維は、図２に示すように直径１００μｍで長さが３０ｍｍの円柱状のものを使用し、かつ先端部が球状になったアルミニウムで構成している。   In the present embodiment, the conductive fiber used as the conductor 4 is formed of aluminum having a cylindrical shape with a diameter of 100 μm and a length of 30 mm as shown in FIG. is doing.

さらに、導電体４を加熱するために、その上部に加熱手段５を設けた。可撓性感圧体３を加熱しながら導電体４によって分極することで、効率良く分極を行うことができる。   Furthermore, in order to heat the conductor 4, the heating means 5 was provided in the upper part. Polarization can be efficiently performed by polarizing the conductor 3 while heating the flexible pressure-sensitive body 3.

さらに、導電体４を移動させる移動手段６を設けている。本実施例において移動手段６は、導電体４上にレールと一体になったモータを設けることで、導電体４が可動する構成としており、この移動手段６によって導電体４を可撓性感圧体３に接しながら移動させることが可能になる。   Furthermore, moving means 6 for moving the conductor 4 is provided. In this embodiment, the moving means 6 is configured such that the electric conductor 4 is movable by providing a motor integrated with the rail on the electric conductor 4, and the electric conductor 4 is moved by the moving means 6 to the flexible pressure sensitive body. 3 can be moved while touching.

移動手段６であるモータのスピードを変化させることによって、導電体４が可撓性感圧体３に接触する時間、言い換えれば分極時間を容易に調整することが可能となる。   By changing the speed of the motor which is the moving means 6, it is possible to easily adjust the time for which the conductor 4 is in contact with the flexible pressure-sensitive body 3, in other words, the polarization time.

また、移動手段６を設けることによって、自動化することができるため、歩留まりを向上することができる。   In addition, since the moving means 6 can be automated, the yield can be improved.

導電性繊維１００本は導電性材料で構成した支持部材７で固定している。支持部材７は縦が２０ｍｍ、横２０ｍｍのアルミニウムのブロックで構成し、このアルミニウムのブロックに１００個の導電性繊維を密集させて固定する構成とした。   100 conductive fibers are fixed by a support member 7 made of a conductive material. The support member 7 is composed of an aluminum block having a length of 20 mm and a width of 20 mm, and 100 conductive fibers are densely fixed to the aluminum block.

本構成にすることによって、電圧印加手段８の出力を支持部材７に配設され、複数の導電性繊維で構成された導電体４のうち、１つに接続するだけで、支持部材７に固定された
複数の導電体４のすべてに電圧印加手段８の出力を接続した状態と同様となる。 By adopting this configuration, the output of the voltage applying means 8 is disposed on the support member 7 and is fixed to the support member 7 simply by connecting to one of the conductors 4 made of a plurality of conductive fibers. This is the same as the state in which the output of the voltage applying means 8 is connected to all the plurality of conductors 4.

そのため、複数の導電性繊維に電圧印加手段８の出力を接続する必要がなく、構成を簡素化することが可能となる。   Therefore, it is not necessary to connect the output of the voltage applying means 8 to a plurality of conductive fibers, and the configuration can be simplified.

このように接続して、電圧印加手段８により芯電極２と導電体４間に高電圧が印加されるので、可撓性感圧体３が分極される。   By connecting in this way, a high voltage is applied between the core electrode 2 and the conductor 4 by the voltage applying means 8, so that the flexible pressure sensitive body 3 is polarized.

本実施の形態において印加電圧は５ｋＶ／ｍｍで分極を行った。可撓性感圧体３の中に微少な欠陥が含まれ、その部分が導電体４に配設されているとき、欠陥部で生じる微少な放電により導電体４と芯電極２間に高電流が流れ、短絡するために分極できなくなるが、欠陥部が導電体４から脱離し、この導電体４に配設されている可撓性感圧体３中に欠陥がなければ、導電体４と芯電極２間の絶縁性は再び回復するので、分極が可能となる。   In the present embodiment, polarization was performed at an applied voltage of 5 kV / mm. When a minute defect is included in the flexible pressure-sensitive body 3 and the portion is disposed on the conductor 4, a high current is generated between the conductor 4 and the core electrode 2 due to a minute discharge generated in the defect portion. Although it cannot be polarized because it flows and short-circuits, if the defective part is detached from the conductor 4 and there is no defect in the flexible pressure-sensitive body 3 disposed on the conductor 4, the conductor 4 and the core electrode Since the insulation between the two is restored again, polarization becomes possible.

このように本実施の形態の分極装置によれば、欠陥を含む部分が導電体４に配設されているときのみ、分極はできないがそれ以外の場合は分極可能となる。   As described above, according to the polarization device of the present embodiment, polarization cannot be performed only when a portion including a defect is disposed on the conductor 4, but polarization is possible in other cases.

従って、欠陥の存在により可撓性感圧体３が全体にわたって分極できなくなることはない。   Therefore, the flexible pressure-sensitive body 3 does not become polarizable throughout due to the presence of defects.

また、本実施の形態において、可撓性感圧体３の芯電極２をアース電位にして、この芯電極２と導電体４の間に直流電圧を印加した。このように接続することで、人体に危険な直流高電圧部分を導電体４に限定でき、人体への安全を確保できる。   In the present embodiment, the core electrode 2 of the flexible pressure sensitive body 3 is set to the ground potential, and a DC voltage is applied between the core electrode 2 and the conductor 4. By connecting in this way, the direct current high voltage portion dangerous to the human body can be limited to the conductor 4, and safety to the human body can be ensured.

本構成にすることによって、可撓性感圧体３の全周囲を導電体４で接触しながら分極することができるので、可撓性感圧体３の全周囲から均一に満遍なく分極することが可能となるため、分極できていない部分がなく、特性ばらつきのない安定した特性を得ることができる。   With this configuration, the entire circumference of the flexible pressure sensitive body 3 can be polarized while being in contact with the conductor 4, so that it is possible to uniformly and evenly polarize from the entire circumference of the flexible pressure sensitive body 3. Therefore, there is no portion that is not polarized, and stable characteristics without characteristic variations can be obtained.

また、可撓性感圧体３の全周囲を導電体４で密着するよりも、可撓性感圧体３との接触抵抗を低減した状態で導電体４と接触しながら移動をさせることができるので、生産性が向上するとともに、接触抵抗によって生じる可撓性感圧体３の傷を防ぐこともできる。   In addition, since the contact with the flexible pressure-sensitive body 3 can be reduced while the contact with the flexible pressure-sensitive body 3 is reduced, the movement can be made while the entire circumference of the flexible pressure-sensitive body 3 is in close contact with the conductor 4. In addition to improving productivity, it is also possible to prevent scratches on the flexible pressure-sensitive body 3 caused by contact resistance.

さらに、分極しながら導電体４を移動させることによって、可撓性感圧体３に過剰な張力などが印加されるのを抑制することが出来るので、例えば可撓性感圧体３がプーリーやローラー等に接した際などによって生じる変形などを抑制することができる。   Further, by moving the conductor 4 while being polarized, it is possible to suppress application of excessive tension or the like to the flexible pressure-sensitive body 3. It is possible to suppress deformation caused by contact with the surface.

つまり、電圧印加手段８を動作中に可撓性感圧体３を移動させる場合、芯電極２と導電体４間の引力と可撓性感圧体３と導電体４の摩擦の両方の力が必要になるため、大きな力が必要になる。   That is, when the flexible pressure sensitive body 3 is moved while the voltage applying means 8 is operating, both the attractive force between the core electrode 2 and the conductor 4 and the friction between the flexible pressure sensitive body 3 and the conductor 4 are required. Therefore, great power is required.

例えば、長尺の可撓性感圧体３を分極する場合には、この可撓性感圧体３を蛇行させて配設することが分極装置のスペースとして有効であるが、その際には可撓性感圧体３の進行方向を変更させるプーリーやローラー等が必要となる。   For example, when polarizing a long flexible pressure sensitive body 3, it is effective as a space for the polarization device to arrange the flexible pressure sensitive body 3 in a meandering manner. A pulley, a roller, or the like that changes the traveling direction of the sexual pressure-sensitive body 3 is required.

図３にプーリー９を介した分極装置を示す。この例において、２０ｍの可撓性感圧体３を分極するため、５ｍの可撓性感圧体３を１列に配設し、プーリー９を３個用いることで４列配設する構成とした。   FIG. 3 shows a polarization device via a pulley 9. In this example, in order to polarize the 20 m flexible pressure sensitive bodies 3, the 5 m flexible pressure sensitive bodies 3 are arranged in one row, and three pulleys 9 are used to form four rows.

通常、プーリー９を介して可撓性感圧体３を移動させる場合、大きな張力で可撓性感圧
体３を引っ張るために、プーリーによって可撓性感圧体３が押しつけられてしまい、変形するなどの課題があったが、本例のように導電体４が移動することで可撓性感圧体３を連続的に分極することができるため、直接可撓性感圧体３がプーリー等によって変形することがなく、信頼性を向上することができる。 Normally, when the flexible pressure sensitive body 3 is moved via the pulley 9, the flexible pressure sensitive body 3 is pushed by the pulley and deformed because the flexible pressure sensitive body 3 is pulled with a large tension. Although there was a problem, since the flexible pressure sensitive body 3 can be continuously polarized by moving the conductor 4 as in this example, the flexible pressure sensitive body 3 is directly deformed by a pulley or the like. The reliability can be improved.

また、図９示す従来の分極装置では、ブロック状導電体に接さない部分と接する部分の各々に振動を印加し、その時に発生する電圧を測定した結果、ブロック状導電体に接さない部分と接する部分とでは出力電圧に約１．６倍もの差を生じた。しかし、本実施の形態の分極装置を使用し、可撓性感圧体３の同軸方向に対して９０°角度を変えた４方向で加振した結果、最も出力電圧が高かったものと小さかったものの比は１．１４倍以下に抑えられた。   Further, in the conventional polarization device shown in FIG. 9, the vibration is applied to each of the portions that are in contact with the portion not in contact with the block-shaped conductor, and the voltage generated at that time is measured. A difference of about 1.6 times in output voltage was generated between the portion and the portion in contact with. However, as a result of using the polarization device of the present embodiment and oscillating in four directions with a 90 ° angle changed with respect to the coaxial direction of the flexible pressure sensitive body 3, the output voltage was the highest and the lowest. The ratio was suppressed to 1.14 times or less.

よって、電圧印加手段８による電圧印加中に可撓性感圧体３が導電性繊維で構成された導電体４によって、可撓性感圧体３の全周から満遍なく周囲から電圧を印加でき、均一な分極を実現することができる。   Therefore, during the voltage application by the voltage application means 8, the flexible pressure-sensitive body 3 can be uniformly applied with voltage from the surroundings by the conductor 4 in which the flexible pressure-sensitive body 3 is composed of conductive fibers. Polarization can be realized.

特に本実施の形態では、導電性繊維を円柱形状でかつ先端部を球状にしたことによって、導電性繊維に突起や角などがないため、可撓性感圧体３に接しても傷などが付くのを抑制することができる。   In particular, in this embodiment, since the conductive fiber has a cylindrical shape and the tip portion is spherical, the conductive fiber has no protrusions or corners, so that even if it comes into contact with the flexible pressure-sensitive body 3, scratches are attached. Can be suppressed.

また、電圧印加手段８による電圧印加中に可撓性感圧体３が導電体４に接触しながら少なくとも１回転するように回転させることによって、可撓性感圧体３と導電体４とが接触しない箇所を低減でき、満遍なく導電体と接触させることでより均一な分極を行うことが可能となる。   Further, the flexible pressure-sensitive body 3 and the conductor 4 do not come into contact with each other by rotating the flexible pressure-sensitive body 3 so as to make at least one rotation while being in contact with the conductor 4 during voltage application by the voltage applying means 8. The number of locations can be reduced, and more uniform polarization can be achieved by contacting the conductor uniformly.

可撓性感圧体３の同軸方向に対して９０°角度を変えた４方向で加振した結果、最も出力電圧が高かったものと小さかったもの比は１．０３倍以下に抑えることができた。   As a result of oscillating in four directions with a 90 ° angle change with respect to the coaxial direction of the flexible pressure-sensitive body 3, the ratio of the one with the highest output voltage to the one with the smallest output voltage could be suppressed to 1.03 times or less. .

（実施の形態２）
図４は実施の形態２を示し、実施の形態１と異なるところは、長尺の可撓性感圧体３を連続的に分極するため、可撓性感圧体３を移動させる第二の移動手段１０を設けている点である。 (Embodiment 2)
FIG. 4 shows the second embodiment. The difference from the first embodiment is that the long flexible pressure-sensitive body 3 is continuously polarized, so that the second moving means for moving the flexible pressure-sensitive body 3 is shown. 10 is provided.

本実施の形態において、第二の移動手段１０は電圧印加手段８が停止している時に動作する構成となっている。   In the present embodiment, the second moving means 10 is configured to operate when the voltage applying means 8 is stopped.

本構成にすることによって、分極時に生じる導電体４と芯電極２間の引力の影響も受けないので過剰な張力などが可撓性感圧体３に印加されることなく、長尺の可撓性感圧体３を連続して分極することが可能になる。   By adopting this configuration, since it is not affected by the attractive force between the conductor 4 and the core electrode 2 generated at the time of polarization, an excessive tension or the like is not applied to the flexible pressure-sensitive body 3, and a long flexible feeling is obtained. The pressure body 3 can be continuously polarized.

つまり、分極装置内に配設されている可撓性感圧体３は導電体４を移動させることで分極し、分極終了時点で第二の移動手段１０によって分極された可撓性感圧体３を移動させるとともに、分極されていない可撓性感圧体３を分極装置内に配設させることができるため、長尺の可撓性感圧体３を分極することが可能となる。   In other words, the flexible pressure-sensitive body 3 disposed in the polarization device is polarized by moving the conductor 4, and the flexible pressure-sensitive body 3 polarized by the second moving means 10 at the end of polarization is converted into the flexible pressure-sensitive body 3. Since the flexible pressure-sensitive body 3 that is not polarized can be arranged in the polarization device, the long flexible pressure-sensitive body 3 can be polarized.

さらに、第二の移動手段１０は電圧印加手段８の出力が停止している時に行うので、分極時に生じる導電体４と芯電極２間の引力の影響も受けないので、過剰な張力などが可撓性感圧体に印加されるのを抑制することも可能となる。   Further, since the second moving means 10 is performed when the output of the voltage applying means 8 is stopped, it is not affected by the attractive force between the conductor 4 and the core electrode 2 generated during polarization, so that excessive tension or the like is possible. It is also possible to suppress application to the flexible pressure sensitive body.

（実施の形態３）
図５は実施の形態３を示し、実施の形態１と異なるところは、導電体が加熱手段を兼ねる加熱手段兼用分極電極４ａという構成にしている点である。 (Embodiment 3)
FIG. 5 shows the third embodiment, which is different from the first embodiment in that the conductor is configured as a heating means / polarizing electrode 4a also serving as a heating means.

本構成にすることによって、可撓性感圧体３を同軸方向から素早く加熱しながら分極するので、均一に可撓性感圧体３を加熱することが可能となる。   By adopting this configuration, the flexible pressure-sensitive body 3 is polarized while being heated quickly from the coaxial direction, so that the flexible pressure-sensitive body 3 can be heated uniformly.

この結果、可撓性感圧体３の温度分布を抑制でき、効率良く分極することができ、特性ばらつきも抑制することができる。   As a result, the temperature distribution of the flexible pressure-sensitive body 3 can be suppressed, polarization can be performed efficiently, and characteristic variations can also be suppressed.

熱手段兼用分極電極４ａは図６に示すように、発熱体１１の外周に設けられた絶縁体１２と、絶縁体１２の外周に設けられた導電体１３とで構成することによって、発熱体１１の外周を同軸状に絶縁体１２及び導電体１３が覆っている構成とした。   As shown in FIG. 6, the heating means / polarizing electrode 4 a is composed of an insulator 12 provided on the outer periphery of the heating element 11 and a conductor 13 provided on the outer periphery of the insulator 12, whereby the heating element 11. The insulator 12 and the conductor 13 are coaxially covered with the outer periphery.

本実施の形態の分極装置は、図５示す従来の分極装置のように一方向のみの加熱ではないので、可撓性感圧体３の一部が加熱しすぎる、あるいは加熱が不十分ということがない。さらに、加熱手段５が繊維形状をなすことによって可撓性感圧体３の外周方向から均一に加熱することができるため、温度制御も容易になる。   Since the polarization device of the present embodiment is not heated in only one direction as in the conventional polarization device shown in FIG. 5, a part of the flexible pressure-sensitive body 3 is heated too much or the heating is insufficient. Absent. Furthermore, since the heating means 5 has a fiber shape, it can be heated uniformly from the outer peripheral direction of the flexible pressure-sensitive body 3, so that temperature control is also facilitated.

本実施の形態において、発熱体１１としてステンレス箔、絶縁体１２として化マグネシウム、導電体１３としてステンレスを使用したが、それに限るものではない。   In the present embodiment, a stainless steel foil is used as the heating element 11, magnesium oxide is used as the insulator 12, and stainless steel is used as the conductor 13.

なお、支持部材７が加熱手段を兼ねる構成にしても同様の効果が得られる。   The same effect can be obtained even if the support member 7 also serves as a heating means.

（実施の形態４）
図７は実施の形態３を示し、実施の形態１および２と異なるところは、支持部材７に固定された導電性繊維の導電体４を空隙を介して複数設け、可撓性感圧体３が連続して導電体４と接触するように構成している点である。 (Embodiment 4)
FIG. 7 shows the third embodiment, which is different from the first and second embodiments in that a plurality of conductive fibers 4 fixed to the support member 7 are provided via gaps, and the flexible pressure-sensitive body 3 is provided. It is the point which comprises so that it may contact with the conductor 4 continuously.

なお、前記実施の形態２〜４において実施の形態１と同一部分については同一符号を付し、具体的説明はそれら実施の形態２〜４のものを援用する。   In addition, in the said Embodiment 2-4, the same code | symbol is attached | subjected about the same part as Embodiment 1, and the thing of those Embodiment 2-4 is used for specific description.

本実施の形態において、電圧印加手段８の出力側にこれら支持部材７を並列接続している。   In the present embodiment, these support members 7 are connected in parallel to the output side of the voltage application means 8.

こうすることで、各々の支持部材７に固定された複数の導電性繊維の導電体４効率良く電圧印加手段８の出力が印加されることとなる。   By doing so, the output of the voltage applying means 8 is applied efficiently with the conductors 4 of the plurality of conductive fibers fixed to the respective support members 7.

例えば、導電体４が固定された支持部材７の長さを２ｍで構成した場合、可撓性感圧体３の欠陥箇所の前後２ｍ（計４ｍ）は分極時間が所定時間より短い、もしくは分極できていない不良箇所となる。   For example, when the length of the support member 7 to which the conductor 4 is fixed is 2 m, the polarization time is shorter than a predetermined time or 2 m before and after the defective portion of the flexible pressure-sensitive body 3 (total 4 m). Not a defective part.

しかし、０．５ｍの支持部材７に固定された導電体４を４個設けた場合では、欠陥箇所の前後０．５ｍ（計１ｍ）が不良箇所となり、不良箇所を１／４に低減できるため歩留まりを向上することができる。   However, when four conductors 4 fixed to the support member 7 of 0.5 m are provided, 0.5 m before and after the defective portion (1 m in total) becomes a defective portion, and the defective portion can be reduced to ¼. Yield can be improved.

また、支持部材７を複数設け、各々の支持部材７と芯電極２間に印加される電圧あるいは電流値を測定することによって、どの支持部材７内に欠陥箇所があるかを検知することができ、可撓性感圧体３の欠陥箇所の判定にも寄与できる。   Further, by providing a plurality of support members 7 and measuring the voltage or current value applied between each support member 7 and the core electrode 2, it is possible to detect which support member 7 has a defective portion. Also, it can contribute to the determination of the defective part of the flexible pressure-sensitive body 3.

また、支持部材７の長さ、連続個数を、移動手段５による移動速度とともに調整して、
分極時間の調節を行うことが可能であり、可撓性圧電体３の使用目的に合致する条件での分極条件を選択できるように構成することも可能である。 Further, the length and the continuous number of the support members 7 are adjusted together with the moving speed by the moving means 5,
It is possible to adjust the polarization time, and it is also possible to configure so that the polarization conditions can be selected under conditions that match the purpose of use of the flexible piezoelectric body 3.

以上のように、本発明にかかる圧力センサの分極装置およびその分極方法は、欠陥部が存在しても全体の可撓性感圧体が分極できなくなることを防ぐとともに、可撓性感圧体が導電性繊維で構成された導電体を可撓性感圧体の全周で接触するように構成するとともに、導電体を移動させて可撓性感圧体を分極することで、過剰な張力を可撓性感圧体に印可させることなく均一に満遍なく分極することができる。そのため、可撓性感圧体の変形などが無く、特性ばらつきのない安定した特性を得ることができるので、圧電体等の分極装置に利用できるものである。   As described above, the polarization device and the polarization method for the pressure sensor according to the present invention prevent the entire flexible pressure sensing body from being polarized even if a defect exists, and the flexible pressure sensing body is electrically conductive. The conductor made of conductive fibers is configured to contact the entire circumference of the flexible pressure sensitive body, and the flexible pressure sensitive body is polarized by moving the conductor, thereby allowing excessive tension to be flexed. It can be uniformly and uniformly polarized without being applied to the pressure body. For this reason, there is no deformation of the flexible pressure-sensitive body, and stable characteristics without variation in characteristics can be obtained, so that it can be used for a polarization device such as a piezoelectric body.

本発明の実施の形態１における分極装置の構成を示す外観斜視図FIG. 1 is an external perspective view showing a configuration of a polarization device in Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態１における導電体の導電性繊維の断面図Sectional drawing of the conductive fiber of the conductor in Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態２における他の分極装置の構成を示す外観斜視図External appearance perspective view which shows the structure of the other polarizing apparatus in Embodiment 2 of this invention 本発明の実施の形態２における分極装置の構成を示す外観斜視図External appearance perspective view which shows the structure of the polarization apparatus in Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態３における分極装置の構成を示す外観斜視図External appearance perspective view which shows the structure of the polarization apparatus in Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態３における導電体の導電性繊維の断面図Sectional drawing of the conductive fiber of the conductor in Embodiment 3 of this invention 本発明の実施の形態４における分極装置の構成を示す外観斜視図External appearance perspective view which shows the structure of the polarization apparatus in Embodiment 4 of this invention. 従来の圧電ケーブルセンサの構成を示す外観見取り図Outline drawing showing the structure of a conventional piezoelectric cable sensor 従来の圧電ケーブルセンサの構成を示す外観見取り図Outline drawing showing the structure of a conventional piezoelectric cable sensor

符号の説明Explanation of symbols

２ 芯電極
３ 可撓性感圧体
４ 導電体
５ 加熱手段
６ 移動手段
７ 支持部材
１０ 第二の移動手段 2 core electrode 3 flexible pressure sensitive body 4 conductor 5 heating means 6 moving means 7 support member 10 second moving means

Claims (9)

芯電極に周設された可撓性感圧体と、前記可撓性感圧体の全周で接触するように導電性繊維で構成された導電体と、前記芯電極と前記導電体に接続された電圧印加手段と、前記可撓性感圧体を加熱する加熱手段と、前記導電体を前記可撓性感圧体に接触しながら移動させる移動手段とを設けた圧力センサの分極装置。 A flexible pressure-sensitive body provided around the core electrode; a conductor composed of conductive fibers so as to contact the entire circumference of the flexible pressure-sensitive body; and the core electrode and the conductor connected to each other. A pressure sensor polarization device, comprising: a voltage applying means; a heating means for heating the flexible pressure sensitive body; and a moving means for moving the conductor while making contact with the flexible pressure sensitive body. 可撓性感圧体を移動させる第二の移動手段を設け、この第二の移動手段は電圧印加手段が停止している時に動作することを特徴とした請求項１記載の圧力センサの分極装置。 2. The pressure sensor polarization device according to claim 1, further comprising second moving means for moving the flexible pressure sensitive body, wherein the second moving means operates when the voltage applying means is stopped. 導電体は、導電性材料で構成した支持部材に固定されていることを特徴とする請求項１記載の圧力センサの分極装置。 2. The polarization device for a pressure sensor according to claim 1, wherein the conductor is fixed to a support member made of a conductive material. 導電性繊維の先端部に曲率を持たせる構成とした請求項１記載の圧力センサの分極装置。 The pressure sensor polarization device according to claim 1, wherein the distal end portion of the conductive fiber has a curvature. 導電性繊維の側面は筒状であることを特徴とした請求項１記載の圧力センサの分極装置。 The pressure sensor polarization device according to claim 1, wherein a side surface of the conductive fiber is cylindrical. 導電体が加熱手段を兼ねる構成とした請求項１記載の圧力センサの分極装置。 2. The pressure sensor polarization device according to claim 1, wherein the conductor also serves as a heating means. 支持部材に固定された導電体を空隙を介して複数設け、可撓性感圧体が連続して導電体と接触するように設けたことを特徴とする請求項３記載の圧力センサの分極装置。 4. The pressure sensor polarization device according to claim 3, wherein a plurality of conductors fixed to the support member are provided via a gap so that the flexible pressure-sensitive body continuously contacts the conductor. 電圧印加手段は芯電極と支持部材に接続する構成とした請求項３または７記載のケーブル状圧力センサの分極装置。 The polarization device for a cable-like pressure sensor according to claim 3 or 7, wherein the voltage applying means is configured to be connected to the core electrode and the support member. 芯電極に可撓性感圧体を周設するステップと、前記可撓性感圧体を分極する導電性繊維で構成された導電体と前記芯電極に接続された電圧印加手段により電圧を印加するステップと、分極中に前記可撓性感圧体を加熱するステップとからなる圧力センサの分極方法。 A step of providing a flexible pressure-sensitive body around the core electrode; and a step of applying a voltage by means of a voltage-applying means connected to the conductor composed of conductive fibers that polarize the flexible pressure-sensitive body and the core electrode. And a pressure sensor polarization method comprising: heating the flexible pressure sensitive body during polarization.