JP2011133455A - 曲げセンサおよび変形形状測定方法 - Google Patents
曲げセンサおよび変形形状測定方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2011133455A JP2011133455A JP2010152907A JP2010152907A JP2011133455A JP 2011133455 A JP2011133455 A JP 2011133455A JP 2010152907 A JP2010152907 A JP 2010152907A JP 2010152907 A JP2010152907 A JP 2010152907A JP 2011133455 A JP2011133455 A JP 2011133455A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sensor
- bending
- deformation
- sensor body
- strain
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
【解決手段】 曲げセンサ1を、基材10と、基材10表面に配置され、マトリックス樹脂801と、マトリックス樹脂801中に30vol%以上の充填率で充填されている導電性フィラー802と、を有し、導電性フィラー802同士の接触により三次元的な導電パスPが形成され、変形量が増加するに従って電気抵抗が増加するセンサ本体800と、センサ本体800を被覆するように配置され、弾性変形可能なカバーフィルム14と、センサ本体800に接続され、電気抵抗を出力可能な複数の電極12a〜12iと、を備えるように構成し、センサ本体800に、曲げ変形した時に導電パスPを切断する方向に、予めクラック803を形成しておく。
【選択図】 図1
Description
[曲げセンサの構成]
まず、本実施形態の曲げセンサの構成について説明する。図3に、曲げセンサの正面図を示す。図4に、図3のIV−IV断面図を示す。図5に、図4の円V内の拡大図を示す。説明の便宜上、図3では、カバーフィルムの右半分を除去して示す。図3、図4に示すように、曲げセンサ1は、基材10と、センサ本体11と、電極12a〜12iと、配線13a〜13iと、カバーフィルム14と、を備えている。
次に、本実施形態の曲げセンサ1の製造方法について説明する。本実施形態の曲げセンサ1の製造方法は、塗料準備工程と、印刷工程と、曲げ硬化工程と、除荷工程と、カバーフィルム印刷工程と、を有している。
次に、本実施形態の曲げセンサ1の動きについて説明する。図8に、衝突物の衝突前における、曲げセンサの下方から見た断面図(前出図3のIV−IV断面に相当)を示す。図9に、衝突物の衝突後における、曲げセンサの下方から見た断面図を示す。
次に、本実施形態の曲げセンサ1を用いた変形形状測定方法について説明する。本実施形態の変形形状測定方法は、検出工程と、部分形状算出工程と、全体形状算出工程と、を有している。
次に、本実施形態の曲げセンサ1および変形形状測定方法の作用効果について説明する。本実施形態の曲げセンサ1によると、センサ本体11が曲がることにより、クラックC1が開口する。これにより、導電パスが切断されて、センサ本体11の電気抵抗が、速やかに増加する。したがって、応答遅れが小さい。
本実施形態の曲げセンサおよび変形測定方法と、第一実施形態の曲げセンサおよび変形測定方法と、の相違点は、センサ本体の数、および測定対象物に対する曲げセンサの取り付け方である。したがって、ここでは相違点についてのみ説明する。
本実施形態の曲げセンサおよび変形測定方法と、第一実施形態の曲げセンサおよび変形測定方法と、の相違点は、電極形状、配線の構成および形成方法である。したがって、ここでは相違点についてのみ説明する。
本実施形態の曲げセンサおよび変形測定方法と、第一実施形態の曲げセンサおよび変形測定方法と、の相違点は、基材の前面に接着層を介して歪み調整板を配置した点である。したがって、ここでは相違点についてのみ説明する。
以上、本発明の曲げセンサの実施形態について説明した。しかしながら、本発明の曲げセンサの実施形態は上記形態に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。
[実験方法]
電極の配置形態以外は、上記第一実施形態と同様の曲げセンサを作製した。当該曲げセンサ(以下適宜、「実施例のセンサ」と称す)について衝突実験を行い、応答性を評価した。図12に、衝突実験装置の模式図を示す。図12に示すように、衝突実験装置5は、ストライカー50と、弾性体51と、絶縁シート52と、を備えている。弾性体51は、ウレタンフォーム製であって、直方体を呈している。絶縁シート52は、ポリエチレン製であって、弾性体51の上面に配置されている。曲げセンサ6は、基材60と、センサ本体61と、一対の電極63a、63bと、カバーフィルム64と、を備えている。基材60、センサ本体61、およびカバーフィルム64の構成は、上記第一実施形態と同じである。電極63aはセンサ本体61の左端に、電極63bはセンサ本体61の右端に、各々配置されている。電極63a、63bは、センサ本体61と基材60との間に、介装されている。曲げセンサ6は、基材60が上側になるように、絶縁シート52の上面に配置されている。曲げセンサ6に対して、半円筒状のストライカー50を上方から衝突させて、衝突実験を行った。
図13に、実施例のセンサの応答の経時変化を示す(ストライカー速度:8.0m/s)。図13の縦軸は、次式(1)により算出される抵抗増加率である。
抵抗増加率(−)=ΔR/R0=(R−R0)/R0・・・(1)
[R0:衝突前の初期電気抵抗値、R:衝突後の電気抵抗値]
なお、図13には、比較のため、従来の曲げセンサ(以下、「比較例のセンサ」と称す)の結果についても併せて示す。比較例のセンサは、エポキシ樹脂にカーボンビーズが充填されてなるセンサ本体を備えている。センサ本体には、クラックは形成されていない。
[実験方法]
上記実施例のセンサについて、予めセンサ本体に入力する歪み量(以下、「予歪み量」と称す)を変化させて、曲げ実験を行った。予歪み量は、曲げ硬化工程で使用する金型内周面の曲率を変化させて調整した。ここで、予歪み量εpreは、次式(2)により算出される。
εpre(%)=Ls/Lc×100・・・(2)
[Ls:曲げ硬化時の、センサ本体の最表面の長手方向長さ、Lc:基材の厚さ方向中心面の長手方向長さ(定数)]
曲げ実験は、センサ本体の予歪み量が異なる複数の試験片(センサ本体+基材)を、曲げ部材に貼着して、予歪み入力時に湾曲した方向とは反対方向に湾曲させて行った。試験片の予歪み量は、0%、0.5%、0.7%、0.9%の四種類とした。また、基材の厚さは0.5mmとした。曲げ変形時に入力される歪み量εbendは、次式(3)により算出される。
εbend(%)=(L−L0)/L0×100=t/r・・・(3)
[L:曲げ変形時の、センサ本体の最表面の長手方向長さ、L0:初期状態(曲げ変形前)の、センサ本体の最表面の長手方向長さ、t:試験片厚さ、r:試験片の曲率半径]
[実験結果]
図15に、各々の試験片から測定された、総歪み量に対する電気抵抗の変化を示す。総歪み量は、予歪み量に曲げ実験時の歪み量を加えた値(εpre+εbend)である。図15に示すように、予歪み量が大きくなるに従って、総歪み量が大きくなる。これに伴い、電気抵抗も大きくなっている。以上より、センサ塗料の塗膜を湾曲させた状態で、加熱硬化させることより、センサ本体に所定の歪みが入力されることが確認された。
カバーフィルムが無い以外は、上記第四実施形態と同じ構成の曲げセンサを作製し、歪み調整板の厚さを変えて、曲げ変形に対する歪み量を測定した。曲げセンサにおけるセンサ本体の厚さは約80μm、基材の厚さは約120μm、接着層の厚さは約100μmである。歪み調整板の厚さは、200μm、900μmの二種類とした。図24に、曲げ変形に対する歪み量の測定結果を示す。図24には、比較のため、歪み調整板および接着層が無い曲げセンサ(基材+センサ本体)の測定結果についても併せて示す。なお、本測定においては、曲げセンサの1/2厚さの部分を曲げの中立面とした。したがって、図24の縦軸の歪み量は、次式(4)により算出される。
歪み量=(L−L0)/L0={(r+t/2)θ−rθ}/rθ=t/2r・・・(4)
[L:曲げ変形時の、曲げセンサ最表面の長手方向長さ、L0:初期状態(曲げ変形前)の、曲げセンサ最表面の長手方向長さ、t:曲げセンサの厚さ、r:曲率中心から曲げの中心軸までの曲率半径]
図24に示すように、歪み調整板を配置した曲げセンサについては、歪み調整板が無い曲げセンサに対して、歪み量が大きくなった。また、歪み調整板が厚いほど、歪み量がより大きくなった。このように、歪み調整板を配置すると、曲げ変形による歪みを拡大することができる。また、歪み調整板を厚くすることにより、歪み量をより大きくすることができる。
接着層を変更して、上記第四実施形態と同じ構成の曲げセンサを作製し、応答性を評価した。応答性の評価は、約20℃で行った。接着層には、ガラス−ゴム転移領域が異なる二種類の接着剤を用いた。図25に、使用した接着剤のガラス−ゴム転移領域を示す。
13a〜13i:配線 14:カバーフィルム 15:コネクタ 16:歪み調整板
17:接着層
100:前面 110:塗膜 120a、120b:曲線部
2:金型 20:内周面
3:曲げセンサ 30〜34:センサ本体
5:衝突実験装置 50:ストライカー 51:弾性体 52:絶縁シート
6:曲げセンサ 60:基材 61:センサ本体 63a、63b:電極
64:カバーフィルム
90:バンパカバー 90a:後面 91:測定対象物 910:外周曲面
800:センサ本体 801:マトリックス樹脂 802:導電性フィラー
803:クラック
810:センサ本体 811:基材 812a〜812c:電極 813:角部
814:クラック 815:面取部
C1:クラック L1〜L8:測定区間 O:衝突物 P:導電パス U1:単位区間
a〜i:端点
Claims (10)
- 基材と、
該基材表面に配置され、マトリックス樹脂と、該マトリックス樹脂中に30vol%以上の充填率で充填されている導電性フィラーと、を有し、該導電性フィラー同士の接触により三次元的な導電パスが形成され、変形量が増加するに従って電気抵抗が増加するセンサ本体と、
該センサ本体を被覆するように配置され、弾性変形可能なカバーフィルムと、
該センサ本体に接続され、電気抵抗を出力可能な複数の電極と、を備え、
該センサ本体には、曲げ変形した時に該導電パスを切断する方向に、予めクラックが形成されていることを特徴とする曲げセンサ。 - 前記導電性フィラーの平均粒子径は、0.05μm以上100μm以下である請求項1に記載の曲げセンサ。
- 前記導電性フィラーは、球状カーボンである請求項1または請求項2に記載の曲げセンサ。
- 前記センサ本体において、複数の前記電極の配置方向に連なる長さ2mm以下の単位区間を複数区画した場合に、
前記クラックは、該単位区間内に、少なくとも一つ形成されている請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の曲げセンサ。 - 前記センサ本体には、予め歪みが入力されている請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の曲げセンサ。
- 複数の前記電極は、導電塗料を前記基材に印刷して形成されている請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の曲げセンサ。
- 前記電極の表面形状における、前記センサ本体の延在方向の端線は、曲線部を有する請求項6に記載の曲げセンサ。
- 複数の前記電極と各々接続されている配線を備え、
該配線は、金属箔をエッチングして形成されている請求項1ないし請求項7のいずれかに記載の曲げセンサ。 - さらに、前記基材裏面に配置される歪み調整板と、
該歪み調整板と該基材とを接着する接着層と、を備え、
該基材、該歪み調整板、および該接着層は、いずれも、貯蔵弾性率が遷移するガラス−ゴム転移領域が、曲げセンサを使用する温度範囲の下限温度−10℃よりも低温側、または上限温度+10℃よりも高温側にある材料からなる請求項1ないし請求項8のいずれかに記載の曲げセンサ。 - 請求項1ないし請求項9のいずれかに記載の曲げセンサの曲げ変形を、前記電極で区切られた測定区間ごとに検出する検出工程と、
検出された該測定区間の変形データから、該測定区間の変形形状を算出する部分形状算出工程と、
算出された該測定区間の変形形状を繋ぎ合わせて、該曲げセンサ全体の変形形状を算出する全体形状算出工程と、
を有する変形形状測定方法。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010152907A JP5654789B2 (ja) | 2009-11-24 | 2010-07-05 | 曲げセンサおよび変形形状測定方法 |
PCT/JP2010/066075 WO2011065100A1 (ja) | 2009-11-24 | 2010-09-16 | 曲げセンサおよび変形形状測定方法 |
EP10832947.5A EP2381233B1 (en) | 2009-11-24 | 2010-09-16 | Bend sensor and method of measuring deformed shape |
CN2010800044419A CN102272566B (zh) | 2009-11-24 | 2010-09-16 | 弯曲传感器及变形形状测量方法 |
US13/141,859 US8890649B2 (en) | 2009-11-24 | 2010-09-16 | Bending sensor and deformed shape measurement method |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009266097 | 2009-11-24 | ||
JP2009266097 | 2009-11-24 | ||
JP2010152907A JP5654789B2 (ja) | 2009-11-24 | 2010-07-05 | 曲げセンサおよび変形形状測定方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011133455A true JP2011133455A (ja) | 2011-07-07 |
JP5654789B2 JP5654789B2 (ja) | 2015-01-14 |
Family
ID=44346326
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010152907A Expired - Fee Related JP5654789B2 (ja) | 2009-11-24 | 2010-07-05 | 曲げセンサおよび変形形状測定方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5654789B2 (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015080109A1 (ja) * | 2013-11-27 | 2015-06-04 | 株式会社村田製作所 | 圧電センサおよび携帯端末 |
KR20180097969A (ko) * | 2017-02-24 | 2018-09-03 | 성균관대학교산학협력단 | 크랙 치유 고분자를 포함하는 크랙 센서 및 이를 포함하는 전자 소자 |
JP2020085613A (ja) * | 2018-11-22 | 2020-06-04 | ムネカタインダストリアルマシナリー株式会社 | 歪みセンサアレイおよびその製造方法 |
CN114111697A (zh) * | 2021-11-26 | 2022-03-01 | 中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司 | 一种倾倒变形体监测预警装置及监测预警方法 |
CN114985228A (zh) * | 2022-05-10 | 2022-09-02 | 武汉理工大学 | 一种提高传感器耐高温性能的涂胶工艺 |
JP2023108970A (ja) * | 2022-01-26 | 2023-08-07 | 株式会社豊田中央研究所 | ひずみセンサ |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102018131760A1 (de) * | 2018-12-11 | 2020-06-18 | Hueck Folien Gmbh | Gewölbte Funktionsfolienstruktur und Verfahren zur Herstellung derselben |
WO2021030810A1 (en) * | 2019-08-15 | 2021-02-18 | Tactual Labs Co. | Finger for multibend sensor |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0650830A (ja) * | 1992-08-03 | 1994-02-25 | Hiroaki Yanagida | 導電性繊維束含有プラスチック複合材による歪・応力探知方法およびそれに用いる導電性繊維束含有プラスチック複合材 |
JP2003344185A (ja) * | 2002-05-30 | 2003-12-03 | Fujikura Ltd | 感圧センサ |
JP2008070327A (ja) * | 2006-09-15 | 2008-03-27 | Tokai Rubber Ind Ltd | 変形センサ |
JP2008069313A (ja) * | 2006-09-15 | 2008-03-27 | Tokai Rubber Ind Ltd | センサー用架橋エラストマー体およびその製法 |
JP2008197060A (ja) * | 2007-02-15 | 2008-08-28 | Tokai Rubber Ind Ltd | 変形センサシステム |
JP2009198483A (ja) * | 2008-01-24 | 2009-09-03 | Tokai Rubber Ind Ltd | センサ薄膜、その製造方法、および変形センサ |
-
2010
- 2010-07-05 JP JP2010152907A patent/JP5654789B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0650830A (ja) * | 1992-08-03 | 1994-02-25 | Hiroaki Yanagida | 導電性繊維束含有プラスチック複合材による歪・応力探知方法およびそれに用いる導電性繊維束含有プラスチック複合材 |
JP2003344185A (ja) * | 2002-05-30 | 2003-12-03 | Fujikura Ltd | 感圧センサ |
JP2008070327A (ja) * | 2006-09-15 | 2008-03-27 | Tokai Rubber Ind Ltd | 変形センサ |
JP2008069313A (ja) * | 2006-09-15 | 2008-03-27 | Tokai Rubber Ind Ltd | センサー用架橋エラストマー体およびその製法 |
JP2008197060A (ja) * | 2007-02-15 | 2008-08-28 | Tokai Rubber Ind Ltd | 変形センサシステム |
JP2009198483A (ja) * | 2008-01-24 | 2009-09-03 | Tokai Rubber Ind Ltd | センサ薄膜、その製造方法、および変形センサ |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015080109A1 (ja) * | 2013-11-27 | 2015-06-04 | 株式会社村田製作所 | 圧電センサおよび携帯端末 |
KR20180097969A (ko) * | 2017-02-24 | 2018-09-03 | 성균관대학교산학협력단 | 크랙 치유 고분자를 포함하는 크랙 센서 및 이를 포함하는 전자 소자 |
KR102044152B1 (ko) * | 2017-02-24 | 2019-11-13 | 성균관대학교산학협력단 | 크랙 치유 고분자를 포함하는 크랙 센서 및 이를 포함하는 전자 소자 |
JP2020085613A (ja) * | 2018-11-22 | 2020-06-04 | ムネカタインダストリアルマシナリー株式会社 | 歪みセンサアレイおよびその製造方法 |
CN114111697A (zh) * | 2021-11-26 | 2022-03-01 | 中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司 | 一种倾倒变形体监测预警装置及监测预警方法 |
JP2023108970A (ja) * | 2022-01-26 | 2023-08-07 | 株式会社豊田中央研究所 | ひずみセンサ |
JP7342982B2 (ja) | 2022-01-26 | 2023-09-12 | 株式会社豊田中央研究所 | ひずみセンサ |
CN114985228A (zh) * | 2022-05-10 | 2022-09-02 | 武汉理工大学 | 一种提高传感器耐高温性能的涂胶工艺 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5654789B2 (ja) | 2015-01-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2011065100A1 (ja) | 曲げセンサおよび変形形状測定方法 | |
JP5654789B2 (ja) | 曲げセンサおよび変形形状測定方法 | |
JP5486683B2 (ja) | 曲げセンサ | |
JP5496446B2 (ja) | 静電容量型センサ | |
JP5486268B2 (ja) | 導電膜、およびそれを備えたトランスデューサ、フレキシブル配線板 | |
KR101346416B1 (ko) | 도전막, 및 그것을 사용한 트랜스듀서, 플렉시블 배선판 | |
EP2924695A1 (en) | Flexible conductive member and transducer using same | |
US20180149531A1 (en) | Metal-metal composite ink and methods for forming conductive patterns | |
JP2010043880A (ja) | 静電容量型センサ | |
Li et al. | Highly conductive Ag paste for recoverable wiring and reliable bonding used in stretchable electronics | |
JPS5998408A (ja) | 感圧型導電性複合シ−ト | |
CN111024279B (zh) | 压力传感器单元及压力传感器 | |
WO2015040801A1 (ja) | 感圧センサ用導電部材及び感圧センサ | |
JP2009198483A (ja) | センサ薄膜、その製造方法、および変形センサ | |
JP5662637B2 (ja) | 荷重センサ | |
EP2924406B1 (en) | Load sensor | |
Fu et al. | Stretchable and sensitive sensor based on carbon nanotubes/polymer composite with serpentine shapes via molding technique | |
Mosallaei et al. | Geometry analysis in screen-printed stretchable interconnects | |
JP5662636B2 (ja) | 荷重センサ | |
JP2013232293A (ja) | 触覚センサ | |
JP5622471B2 (ja) | 抵抗増加型センサおよびその製造方法 | |
US20220315774A1 (en) | Multi-Functional Material for EMI Shielding and Structural Health Monitoring of Carbon Fiber Reinforced Plastics | |
JP5577170B2 (ja) | 荷重センサ | |
CN110625923A (zh) | 导电高分子复合材料及其3d打印成型方法 | |
KR102409889B1 (ko) | 부분 압력 및 파손을 개별적으로 감지할 수 있는 단일 매체 기반 압 저항 센서 및 이를 위한 제조방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20130405 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20131029 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20131216 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20140722 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20141014 |
|
A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20141022 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20141111 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20141121 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5654789 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |