(57)【要約】【課題】寸法精度が良く、製造が容易な感圧センサ及びその製造方法を提供する。【解決手段】スペーサ６に沿わせて複数の導電部材４を互いに離間させて配置し、これらスペーサ６と導電部材４とを、絶縁材料で該絶縁材料に気泡を混合させ被覆することにより、構造が発泡構造で弾性を有する絶縁部材３を形成し、スペーサ６の周囲に圧力気体を導入することにより、スペーサ６の周囲に隙間を形成し、スペーサ６を抜いて除去することにより、絶縁部材３に中空部２を形成し、中空部２内に複数の導電部材４が絶縁部材３の変形時に互いに接するように離間して保持されるようにした。【選択図】図１
2010210260.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向に連続した中空部が形成された弾性を有する絶縁部材と、該絶縁部材の中空部内に該絶縁部材の変形時に接するように離間して保持され長手方向に連続する複数の導電部材とを備え、上記絶縁部材の構造が発泡構造である感圧センサ。
【請求項２】
上記絶縁部材の構造は、独立気泡率が５０％を超える発泡構造である請求項１記載の感圧センサ。
【請求項３】
上記絶縁部材は、可塑剤を含まない請求項１又は２記載の感圧センサ。
【請求項４】
長手方向に連続したスペーサに沿わせて長手方向に連続する複数の導電部材を互いに離間させて配置し、これらスペーサと導電部材とを、気泡を混合させた絶縁材料で被覆することにより、構造が発泡構造で弾性を有する絶縁部材を形成し、その後、上記スペーサの周囲に圧力気体を導入することにより、上記スペーサの周囲に隙間を形成し、その状態で上記スペーサを長手方向に抜いて該スペーサを除去することにより、上記絶縁部材に長手方向に連続した中空部を形成し、該絶縁部材の中空部内に上記複数の導電部材が離間して保持されるようにすることを特徴とする感圧センサの製造方法。
【請求項５】
上記絶縁材料への気泡の混合は、上記絶縁部材の独立気泡率が５０％を超えるように行う請求項４記載の感圧センサの製造方法。
【請求項６】
上記絶縁材料に、可塑剤を含まない材料を用いる請求項４又は５記載の感圧センサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、寸法精度が良く、製造が容易な感圧センサ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動開閉するドア、窓、シャッタ等の自動開閉装置がビル、店舗、ガレージ等の建造物や自動車において普及している。これらの自動開閉装置の開閉部に部材や人体（以下、対象物という）が挟まれたり接触したことを検知するべく、開閉部に感圧センサを取り付けることが検討されている。
【０００３】
図５（ａ）、図５（ｂ）に示されるように、従来の感圧センサ１０１は、中空部１０２が形成された弾性を有する絶縁部材１０３と、絶縁部材１０３の中空部１０２内に絶縁部材１０３の変形時に互いに接して導通する電極となるように離間して保持された複数の導電部材１０４とを備える。
【０００４】
図５（ａ）の感圧センサ１０１は、絶縁部材１０３の断面の外側輪郭が矩形に形成され、中空部１０２の断面輪郭も矩形に形成されたものである。導電部材１０４は中空部１０２の一辺を覆うように断面輪郭が矩形に形成される。この感圧センサ１０１は、２つの導電部材１０４同士が図示上下に対向配置されているものである。上下方向の圧力に応じて絶縁部材１０３が上下に変形し、導電部材１０４同士が接して導通するようになっている。
【０００５】
図５（ｂ）の感圧センサ１０１は、絶縁部材１０３の断面の外側輪郭が円形に形成され、中空部１０２の断面輪郭は複数の丸みを帯びた凹凸が周方向に規則的に配置された形状にされたものである。導電部材１０４は中空部１０２の１つの凹部に収まるように断面が円形に形成される。この感圧センサ１０１は、４つの導電部材１０４が中空部１０２の周囲に等間隔で配置され、２つの導電部材１０４の対においてそれぞれ導電部材１０４同士が中心を挟んで対向配置されているものである。４つの導電部材１０４が長手方向には螺旋状に延びているものとする。感圧センサ１０１は、任意方向の圧力に応じて絶縁部材１０３がその圧力の方向に変形し、対向している導電部材１０４同士が接して導通するようになっている。
【０００６】
この感圧センサ１０１を、例えば、下降させて閉じるシャッタの下端に取り付けておくと、下降中のシャッタに対象物が接触したとき、対象物が強く挟まれる前の軽い加圧段階で絶縁部材１０３が変形して導電部材１０４同士が接触して導通する。複数の導電部材１０４が接続された検出回路（図示せず）において、導電部材１０４同士の導通を利用して、シャッタの下降を停止させるための検出信号を発生させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３２７５７６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の加圧センサ１０１の製造方法は、複数の導電部材１０４の中心に中空部１０２を設け、この中空部１０２を設けた複数の導電部材１０４に絶縁材料を押し出すことで複数の導電部材１０４を絶縁部材１０３で被覆する。しかし、この製造方法は、寸法精度が良くない。
【０００９】
これに対し、図６（ａ）、図６（ｂ）、図７に示されるように、複数の導電部材１０４をスペーサ１０６に沿わせておき、このスペーサ１０６と複数の導電部材１０４に絶縁材料を押し出すか又は金型成形することで絶縁部材１０３を被覆し、その後、スペーサ１０６の周囲に圧力気体を導入しながらスペーサ１０６を引き抜くことで中空部１０２を形成する製造方法がある。
【００１０】
しかしながら、上記従来の製造方法では、スペーサ１０６の引き抜きが容易ではなく、製造が難しかった。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、寸法精度が良く、製造が容易な感圧センサ及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために本発明の感圧センサは、長手方向に連続した中空部が形成された弾性を有する絶縁部材と、該絶縁部材の中空部内に該絶縁部材の変形時に接するように離間して保持され長手方向に連続する複数の導電部材とを備え、上記絶縁部材の構造が発泡構造であるものである。
【００１３】
上記絶縁部材の構造は、独立気泡率が５０％を超える発泡構造であってもよい。
【００１４】
上記絶縁部材は、可塑剤を含まなくてもよい。
【００１５】
また、本発明の感圧センサの製造方法は、長手方向に連続したスペーサに沿わせて長手方向に連続する複数の導電部材を互いに離間させて配置し、これらスペーサと導電部材とを、気泡を混合させた絶縁材料で被覆することにより、構造が発泡構造で弾性を有する絶縁部材を形成し、その後、上記スペーサの周囲に圧力気体を導入することにより、上記スペーサの周囲に隙間を形成し、その状態で上記スペーサを長手方向に抜いて該スペーサを除去することにより、上記絶縁部材に長手方向に連続した中空部を形成し、該絶縁部材の中空部内に上記複数の導電部材が離間して保持されるようにするものである。
【００１６】
上記絶縁材料への気泡の混合は、上記絶縁部材の独立気泡率が５０％を超えるように行ってもよい。
【００１７】
上記絶縁材料に、可塑剤を含まない材料を用いてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００１９】
（１）スペーサの引き抜きが容易である。
【００２０】
（２）寸法精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】（ａ）、（ｂ）は、本発明の一実施形態を示す感圧センサの断面図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）は、本発明の感圧センサを製造する過程における感圧センサ用ケーブルの断面図である。
【図３】図２（ｂ）の感圧センサ用ケーブルに圧力気体を導入したときの断面図である。
【図４】図２（ｂ）の感圧センサ用ケーブルからスペーサを抜くときの斜視図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は、従来の感圧センサの断面図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）は、従来の感圧センサを製造する過程における感圧センサ用ケーブルの断面図である。
【図７】図６（ｂ）の感圧センサ用ケーブルからスペーサを抜くときの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２３】
図１（ａ）、図１（ｂ）に示されるように、本発明に係る感圧センサ１は、長手方向に連続した中空部２が形成された弾性を有する絶縁部材３と、絶縁部材３の中空部２内に絶縁部材３の変形時に接するように離間して保持され長手方向に連続する複数の導電部材４とを備え、絶縁部材３の構造が発泡構造であるものである。
【００２４】
図１（ａ）の感圧センサ１は、絶縁部材３の断面の外側輪郭が矩形に形成され、中空部２の断面輪郭も矩形に形成されたものである。導電部材４は中空部２の一辺を覆うように断面輪郭が矩形に形成される。この感圧センサ１は、２つの導電部材４同士が図示上下に対向配置されているものである。上下方向の圧力に応じて絶縁部材３が上下に変形し、導電部材４同士が接して導通するようになっている。
【００２５】
図１（ｂ）の感圧センサ１は、絶縁部材３の断面の外側輪郭が円形に形成され、中空部２の断面輪郭は複数の丸みを帯びた凹凸が周方向に規則的に配置された形状にされたものである。導電部材４は中空部２の１つの凹部に収まるように断面が円形に形成される。この感圧センサ１は、４つの導電部材４が中空部２の周囲に等間隔で配置され、２つの導電部材４の対においてそれぞれ導電部材４同士が中心を挟んで対向配置されているものである。４つの導電部材４が長手方向には螺旋状に延びているものとする。感圧センサ１は、任意方向の圧力に応じて絶縁部材３がその圧力の方向に変形し、対向している導電部材４同士が接して導通するようになっている。
【００２６】
感圧センサ１の製造方法を説明する。
【００２７】
まず、図２（ａ）、図２（ｂ）に示されるように、長手方向に連続したスペーサ６に沿わせて長手方向に連続する複数の導電部材４を互いに離間させて配置する。図２（ａ）は、図１（ａ）の感圧センサ１を製造する場合を示している。この場合、スペーサ６は断面輪郭が矩形の板状部材であり、このスペーサ６の上下面に断面輪郭が矩形の導電部材４を配置する。図２（ｂ）は、図１（ｂ）の感圧センサ１を製造する場合を示している。この場合、スペーサ６は、断面輪郭が円形で中心に配置される中心スペーサ６ａと、断面輪郭が円形で中心スペーサ６ａの周囲に配置される４つの周辺スペーサ６ｂとからなる。このスペーサ６の各周辺スペーサ６ｂ間に断面輪郭が円形の導電部材４をそれぞれ配置する。これら４つの周辺スペーサ６ｂと４つの導電部材４を中心スペーサ６ａの周囲に撚り合わせることにより、各周辺スペーサ６ｂ及び導電部材４は螺旋状に形成される。
【００２８】
次に、これらスペーサ６と導電部材４を絶縁材料で被覆して弾性を有する絶縁部材３を形成する。このとき、本発明では、絶縁材料に気泡を混合させることにより、絶縁部材３の構造を発泡構造にする。発泡構造は独立気泡型であることが好ましい。ここで、発泡構造が独立気泡型であるとは、ＡＳＴＭ（米国材料試験協会；American Society for Testing and Materials）が定めるＡＳＴＭ  Ｄ２８５６に基づく独立気泡率が５０％を超えていることを意味する。本発明において、絶縁材料への気泡の混合は、絶縁部材３の独立気泡率が５０％を超えるように行うのが望ましい。独立気泡率が７５％を超えるといっそう好ましい。
【００２９】
本発明では、絶縁部材３に、可塑剤（オイル）を含まない材料を用いることが好ましい。
【００３０】
本発明では、絶縁部材３を形成する際に、液状の絶縁材料に気泡を混入させながら被覆を行い、絶縁材料が固化した段階で絶縁部材３の構造が発泡構造となるようにする。
【００３１】
次に、スペーサ６と導電部材４と絶縁部材３で構成された長尺の感圧センサ用ケーブル（半製品）を所望の長さに切断する。
【００３２】
その後、図３に示されるように、所望の長さの感圧センサ用ケーブル（半製品）７に対し、スペーサ６の周囲に圧力気体を導入することにより、スペーサ６の周囲に隙間を形成する。すなわち、絶縁部材３とスペーサ６との間に圧力気体を導入する。圧力気体は、例えば、空気であり、スペーサ６の引き抜き側とは反対側から導入するとよい。これにより、圧力気体が絶縁部材３を外側に押し広げるため、絶縁部材３とスペーサ６との間に隙間が形成される。導電部材４は絶縁部材３に保持されているので、絶縁部材３が膨らむのに伴い導電部材４は外側に移動する。これにより、導電部材４とスペーサ６との間にも隙間が形成される。
【００３３】
このとき、絶縁部材３の構造が独立気泡型の発泡構造であるため、絶縁部材３とスペーサ６との間に導入された圧力気体が絶縁部材３を厚さ方向に抜け出して、いわゆるエア漏れの状態になることが防止される。よって、スペーサ６の周囲に所望する大きさの隙間を形成するために必要な気体圧力が低く、また、導入する気体の量が少なくてよくなり、圧力気体源における動力が節約される。
【００３４】
その状態で、図４に示されるように、スペーサ６を長手方向に抜いてスペーサ６を除去する。図４の実施形態では、中心スペーサ６ａと各周辺スペーサ６ｂとが別体であるため、まず、中心スペーサ６ａを抜いて次に各周辺スペーサ６ｂを抜く。先に各周辺スペーサ６ｂを抜いて次に中心スペーサ６ａを抜いてもよい。中心スペーサ６ａと各周辺スペーサ６ｂを一斉に抜いてもよい。
【００３５】
その後、圧力気体の導入を停止すると、中空部２内の圧力が下がるので、絶縁部材３はもとの大きさに戻る。
【００３６】
これにより、図１（ａ）、図１（ｂ）に示されるように、絶縁部材３には長手方向に連続した中空部２が形成される。絶縁部材３の中空部２内には、複数の導電部材４が絶縁部材３の変形時に互いに接するように離間して保持される。
【００３７】
本発明の感圧センサ１は、絶縁部材３の構造が発泡構造であるため、絶縁部材３が従来より変形しやすい。このため、比較的小さい力でも、絶縁部材３が十分に変形するだけの圧力が得られて導電部材４同士が導通するので、反応荷重が軽くなる。
【００３８】
本発明の感圧センサ１は、絶縁部材３の独立気泡率が５０％を超えている場合、発泡構造が独立気泡型となるため、外部から液体、固体の異物が絶縁部材３を通り抜けて中空部２に入ることが防止できる。独立気泡率が５０％に満たないとき、発泡構造が独立気泡型でなく連続気泡型となる。発泡構造が連続気泡型の場合、異物が絶縁部材３の気泡を通り抜けて中空部２に入り易い。中空部２に入った異物が導電部材４に付着すると、導電部材４同士が異物を介して導通するため、抵抗値が大きくなり、検出回路の動作に不具合が生じる。
【００３９】
本発明の感圧センサ１は、絶縁部材３が可塑剤（オイル）を含まない場合、絶縁部材３から導電部材４に可塑剤が移行することが防止される。絶縁部材３が可塑剤を含む場合、絶縁部材３から導電部材４に可塑剤が移行したとき、導電部材４の抵抗値が大きくなり、検出回路の動作に不具合が生じる。このような可塑剤の移行による導電部材４の抵抗値の増加は、導電部材４が導電性樹脂製であるときに顕著になるが、本発明は可塑剤の移行を防止するので、導電部材４の抵抗値の増加を防ぐことができる。
【００４０】
本発明の感圧センサの製造方法は、絶縁部材の構造が発泡構造であるため、スペーサの周囲に圧力気体を導入したとき、絶縁部材が圧力によって大きく膨らみ、スペーサの周囲に隙間が形成される。このため、スペーサが引き抜きやすい。
【００４１】
本発明の感圧センサ１の製造方法は、絶縁部材３の独立気泡率が５０％を超えている場合、発泡構造が独立気泡型であるため、スペーサ６の周囲に圧力気体を導入したとき、圧力気体が絶縁部材３を通り抜けて外部に漏れることが防止される。独立気泡率が５０％に満たないと、発泡構造が連続気泡型となるため、圧力気体が外部に漏れて絶縁部材３がうまく膨らまない。なお、絶縁部材３をよく膨らませるために圧力気体の圧力を高めると、圧力気体の導入箇所から圧力気体が漏れやすくなる。
【００４２】
絶縁材料としては、ウレタン、ＥＰゴムなどがある。ウレタンやＥＰゴムで製造した発泡構造の絶縁部材３は、強靱であるため、外力が加わっても破壊されにくいので好ましい。また、ウレタンやＥＰゴムで製造した絶縁部材３は、耐熱性に優れているので好ましい。
【００４３】
図３、図４の製造方法は、図１（ｂ）の感圧センサ１を製造する場合を示したが、図１（ａ）の感圧センサ１を製造する場合も、ほぼ同様にして本発明を実施することができる。
【実施例】
【００４４】
（実施例１）
図２（ｂ）の感圧センサ用ケーブル（半製品）を長さ１０ｍ試作した。
【００４５】
４本の直径０．８５ｍｍの導電部材４と直径１．４ｍｍの中心スペーサ６ａと４本の直径０．８５ｍｍの周辺スペーサ４ｂを長手方向にピッチ２４ｍｍで撚り合わせた。その上に、絶縁材料を被覆して絶縁部材３とした。絶縁材料には、ウレタンであるサンスター技研（株）製ペンギンフォーム（登録商標）３１７０タイプを用いた。この絶縁材料を、発泡倍率２倍、硬度アスカーＣ３５となるように導電部材４とスペーサ６に被覆した。２倍の発泡率とは、未発泡状態の絶縁材料に気泡を混入させることで体積が２倍になることを言う。導電部材４としては、例えば、エチレンプロピレンゴムとカーボンの混合物がある。
【００４６】
その後、この感圧センサ用ケーブル（半製品）を８０℃の環境下に１０分置いて絶縁材料を硬化させ絶縁部材３を形成した。硬化後の絶縁部材３の断面を観察すると、均一な独立気泡型であった。
【００４７】
その後、この感圧センサ用ケーブル（半製品）を長さ１．５ｍに切り分け感圧センサ用ケーブル（半製品）７とした。スペーサ６の引き抜き側とは反対側から、スペーサ６の周囲にエア圧３．５ｋｇｆ／ｃｍ2で圧力空気を導入した。これにより、絶縁部材３とスペーサ６との間及び導電部材４とスペーサ６との間に、隙間が形成された。その状態で、中心スペーサ６ａと４本の周辺スペーサ４ｂを圧力空気導入端の反対端から引き抜いた。絶縁部材３及び導電部材４とスペーサ６との間に隙間があるため、スペーサ６を容易に引き抜くことができ、１本の中心スペーサ６ａと４本の周辺スペーサ４ｂを引き抜く作業は、５０本の感圧センサ用ケーブル（半製品）７についての平均で、約４０秒で終了した。
【００４８】
ペンギンフォーム（登録商標）３１７０タイプは、可塑剤を含まないタイプである。感圧センサ１の完成後、８０℃の環境下に５０００時間放置した後も、可塑剤の移行による導電部材４の抵抗値上昇は見られなかった。
【００４９】
なお、導電部材４には、金属線を用いても良い。
【００５０】
（実施例２）
図２（ｂ）の感圧センサ用ケーブル（半製品）を長さ１０ｍ試作した。４本の直径０．８５ｍｍの導電部材４と直径１．４ｍｍの中心スペーサ６ａと４本の直径０．８５ｍｍの周辺スペーサ４ｂを長手方向にピッチ２４ｍｍで撚り合わせた。その上に、絶縁材料を被覆して絶縁部材３とした。絶縁材料には、ウレタンであるサンスター技研（株）製ペンギンフォーム（登録商標）３１５１タイプを用いた。この絶縁材料を、発泡倍率２．５倍、硬度アスカーＣ２５となるように導電部材４とスペーサ６に被覆した。
【００５１】
その後、この感圧センサ用ケーブル（半製品）を８０℃の環境下に１０分置いて絶縁材料を硬化させ絶縁部材３を形成した。硬化後の絶縁部材３の断面を観察すると、均一な独立気泡型であった。
【００５２】
その後、この感圧センサ用ケーブル（半製品）を長さ１．５ｍに切り分け感圧センサ用ケーブル（半製品）７とした。スペーサ６の引き抜き側の反対側から、スペーサ６の周囲にエア圧３．５ｋｇｆ／ｃｍ2で圧力空気を導入した。これにより、絶縁部材３とスペーサ６との間及び導電部材４とスペーサ６との間に、隙間が形成された。その状態で、中心スペーサ６ａと４本の周辺スペーサ４ｂを圧力空気導入端の反対端から引き抜いた。絶縁部材３及び導電部材４とスペーサ６との間に隙間があるため、スペーサ６を容易に引き抜くことができ、１本の中心スペーサ６ａと４本の周辺スペーサ４ｂを引き抜く作業は、５０本の感圧センサ用ケーブル（半製品）７について平均で、約３５秒で終了した。
【００５３】
（比較例１）
比較例１として、絶縁部材に気泡を混入させないこと以外は実施例１と同様のものを試作した。
【００５４】
絶縁部材の絶縁材料には、ウレタンであるサンスター技研（株）製ペンギンフォーム（登録商標）３１７０タイプを用いた。この絶縁材料を、気泡未混入の状態で、硬度アスカーＣ７０となるように導電部材４とスペーサ６に被覆した。その後、この感圧センサ用ケーブル（半製品）を８０℃の環境下に１０分置いて絶縁材料を硬化させ発泡構造でない絶縁部材を形成した。
【００５５】
その後、この感圧センサ用ケーブル（半製品）を長さ１．５ｍに切り分けた。スペーサの引き抜き側の反対側から、スペーサ６の周囲にエア圧３．５ｋｇｆ／ｃｍ2で圧力空気を導入した。その状態で、中心スペーサ６ａと４本の周辺スペーサ４ｂを圧力空気導入端の反対端から引き抜いた。このとき、１本の中心スペーサ６ａと４本の周辺スペーサ４ｂを引き抜く作業に、感圧センサ用ケーブル（半製品）の５０本についての平均で、約７０秒かかった。
【００５６】
（比較例２）
比較例２として、絶縁部材に気泡を混入させないこと以外は実施例２と同様のものを試作した。
【００５７】
絶縁部材の絶縁材料には、ウレタンであるサンスター技研（株）製ペンギンフォーム（登録商標）３１５１タイプを用いた。この絶縁材料を、気泡未混入の状態で、硬度アスカーＣ６５となるように導電部材４とスペーサ６に被覆した。その後、この感圧センサ用ケーブル（半製品）を８０℃の環境下に１０分置いて絶縁材料を硬化させ発泡構造でない絶縁部材を形成した。
【００５８】
その後、この感圧センサ用ケーブル（半製品）を長さ１．５ｍに切り分けた。スペーサの引き抜き側の反対側から、スペーサ６の周囲にエア圧３．５ｋｇｆ／ｃｍ2で圧力空気を導入した。その状態で、中心スペーサ６ａと４本の周辺スペーサ４ｂを圧力空気導入端の反対端から引き抜いた。このとき、１本の中心スペーサ６ａと４本の周辺スペーサ４ｂを引き抜く作業に、感圧センサ用ケーブル（半製品）の５０本についての平均で、約７０秒かかった。
【符号の説明】
【００５９】
１  感圧センサ
２  中空部
３  絶縁部材
４  導電部材
６  スペーサ
７  感圧センサ用ケーブル
【図１】
2010210260.tif 000003
【図２】
2010210260.tif 000004
【図３】
2010210260.tif 000005
【図４】
2010210260.tif 000006
【図５】
2010210260.tif 000007
【図６】
2010210260.tif 000008
【図７】
2010210260.tif 000009