(57)【要約】【課題】生産性や信頼性の高いケーブル状圧力センサの分極方法およびその分極装置を提供することを目的とする。【解決手段】可撓性感圧体１２を導電体１６に設けた通路１５に接触抵抗を低減して移動可能に配設するとともに、導電体１６の通路１５に対する可撓性感圧体１２の静止時または移動時に、可撓性感圧体１２の芯電極１１と導電体１６の間に直流電圧を印加する。これにより、欠陥部が存在しても全体の可撓性感圧体１２が分極できなくなることがないとともに、導電体１６が外側電極として作用し、外側電極の形成前に可撓性感圧体１２を分極することができる。また、接触抵抗の低減で、可撓性感圧体１２の移動スピードを上げることができるとともに、可撓性感圧体１２の擦れで生じる欠陥を防ぐことができる。【選択図】図１
2005291773.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯電極を有する可撓性感圧体を、導電体に設けた通路に接触抵抗低減手段を施して移動可能に配設するとともに、前記導電体の通路に対する可撓性感圧体の静止時または移動時に、前記可撓性感圧体の芯電極と前記導電体の間に直流電圧を印加するようにしたケーブル状圧力センサの分極方法。
【請求項２】
導電体の通路に配設した可撓性感圧体を加熱するようにした請求項１に記載のケーブル状圧力センサの分極方法。
【請求項３】
可撓性感圧体の芯電極をアース電位にして、前記芯電極と導電体の間に直流電圧を印加する請求項１または２に記載のケーブル状圧力センサの分極方法。
【請求項４】
芯電極に周設された可撓性感圧体と、前記可撓性感圧体が移動する通路を有する導電体と、前記芯電極と導電体に接続された直流電圧発生手段と、前記可撓性感圧体を導電体の通路内において移動させる移動手段と、前記可撓性感圧体の移動時における導電体との接触抵抗を低減する接触抵抗低減手段とを有するケーブル状圧力センサの分極装置。
【請求項５】
接触抵抗低減手段は、導電体と可撓性感圧体の間に設けたメッシュよりなる請求項４に記載のケーブル状圧力センサの分極装置。
【請求項６】
接触抵抗低減手段は、導電体の通路に設けた凹凸よりなる請求項４に記載のケーブル状圧力センサの分極装置。
【請求項７】
凹凸は、導電体の通路の表面を荒らして形成した請求項６に記載のケーブル状圧力センサの分極装置。
【請求項８】
凹凸は、導電体の通路表面をブラスト処理して形成した請求項６または７に記載のケーブル状圧力センサの分極装置。
【請求項９】
可撓性感圧体を加熱する加熱手段を設けた請求項４〜８のいずれか１項に記載のケーブル状圧力センサの分極装置。
【請求項１０】
加熱手段は導電体を加熱する構成とした請求項９に記載のケーブル状圧力センサの分極装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は可撓性を有するケーブル状圧力センサの分極方法およびその分極装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のケーブル状圧力センサとしては図４に示すようなものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
これは、図に示すように、芯電極１の周囲に可撓性感圧体２を配置し、その周囲に外側電極３と外皮４を順次被覆して構成されている。可撓性感圧体２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３は、可撓性感圧体２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。
【０００４】
この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１と外側電極３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。また、分極方法としては、一般的に、芯電極１と外側電極３の間に高電圧を印加して、可撓性感圧体２を分極する。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２に圧電性が付与される。
【特許文献１】特開昭６２−２３００７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来のケーブル状圧力センサの分極方法では、芯電極１と外側電極３の間に高電圧を印加したときに、可撓性感圧体２中に微小なクラックや空孔などの欠陥が存在する場合、その欠陥部で微小放電が生じる。この微小放電により、可撓性感圧体２の構成材料が熱的に蒸発、飛散して芯電極１と外側電極３間が短絡し、芯電極１と外側電極３間に高電圧が印加できなくなるので、可撓性感圧体２が分極できないという課題を有していた。
【０００６】
また、可撓性感圧体２に外側電極３を形成し、ほぼケーブル状圧力センサとして構成した後に、芯電極１と外側電極３の間に高電圧を印加することでしか欠陥の存在を検出できないので、歩留まりが低下するという課題もあった。
【０００７】
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ぐとともに、外側電極を形成する前に可撓性感圧体を分極できる、生産性と信頼性の高いケーブル状圧力センサの分極方法およびその分極装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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方法は、可撓性感圧体を導電体に設けた通路に接触抵抗を低減して移動可能に配設するとともに、導電体の通路に対する可撓性感圧体の静止時または移動時に、可撓性感圧体の芯電極と導電体の間に直流電圧を印加するようにしたものである。
【０００９】
これによって、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ことができるとともに、導電体が外側電極として作用するため、外側電極を形成する前に可撓性感圧体を分極することができる。また、可撓性感圧体と導電体間の摩擦を低減することで、可撓性感圧体の移動スピードを上げることができるとともに、摩擦による可撓性感圧体の擦れで生じる欠陥を防ぐことができる。このため、生産性と信頼性の高い分極方法とすることができる。
【００１０】
また、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を移動手段により導電体の通路内において移動させるようにするとともに、可撓性感圧体の移動時における導電体との接触抵抗を接触抵抗低減手段により低減するようにしたものである。
【００１１】
これによって、前記分極方法を実現するための生産性と信頼性の高い分極装置を得ることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のケーブル状圧力センサの分極方法およびその分極装置は、生産性と信頼性の高い分極方法とその分極装置とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
第１の発明は、芯電極を有する可撓性感圧体を、導電体に設けた通路に接触抵抗低減手段を施して移動可能に配設するとともに、前記導電体の通路に対する可撓性感圧体の静止時または移動時に、前記可撓性感圧体の芯電極と前記導電体の間に直流電圧を印加するようにしたケーブル状圧力センサの分極方法とすることにより、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ことができるとともに、導電体が外側電極として作用するため、外側電極を形成する前に可撓性感圧体を分極することができる。また、接触抵抗低減手段により、可撓性感圧体と導電体間の摩擦を低減することで、可撓性感圧体の移動スピードを上げることができるとともに、摩擦による可撓性感圧体の擦れで生じる欠陥を防ぐことができる。このため、生産性と信頼性の高い分極方法とすることができる。
【００１４】
第２の発明は、特に、第１の発明において、導電体の通路に配設した可撓性感圧体を加熱するようにしたことにより、可撓性感圧体自身の温度を制御することができ、効率良く分極が行える。
【００１５】
第３の発明は、特に、第１または第２の発明において、可撓性感圧体の芯電極をアース電位にして、前記芯電極と導電体の間に直流電圧を印加することにより、人体に危険な直流高電圧部分を導電体に限定できるので、人体への安全を確保できる。
【００１６】
第４の発明は、芯電極に周設された可撓性感圧体と、前記可撓性感圧体が移動する通路を有する導電体と、前記芯電極と導電体に接続された直流電圧発生手段と、前記可撓性感圧体を導電体の通路内において移動させる移動手段と、前記可撓性感圧体の移動時における導電体との接触抵抗を低減する接触抵抗低減手段とを有するケーブル状圧力センサの分極装置とすることにより、第１の発明の分極方法を実現するための生産性と信頼性の高い分極装置を得ることができる。
【００１７】
第５の発明は、特に、第４の発明において、接触抵抗低減手段は、導電体と可撓性感圧体の間に設けたメッシュよりなることにより、簡単な構成で可撓性感圧体と導電体間の摩擦を低減することができる。
【００１８】
第６の発明は、特に、第４の発明において、接触抵抗低減手段は、導電体の通路に設けた凹凸よりなることにより、接触抵抗低減手段を容易に得て可撓性感圧体と導電体間の摩擦を低減することができる。
【００１９】
第７の発明は、特に、第６の発明において、凹凸は、導電体の通路の表面を荒らして形成したことにより、容易に凹凸を得ることができる。
【００２０】
第８の発明は、特に、第６または７の発明において、凹凸は、導電体の通路表面をブラスト処理して形成したことにより、凹凸形状を容易に設定できるため、可撓性感圧体の移動スピードに応じた形状を得ることができる。
【００２１】
第９の発明は、特に、第４〜第８のいずれか１つの発明において、可撓性感圧体を加熱する加熱手段を設けたことにより、可撓性感圧体自身の温度を制御することができ、効率良く分極が可能となるため、歩留まりを向上することができる。
【００２２】
第１０の発明は、特に、第９の発明において、加熱手段は導電体を加熱する構成としたことにより、容易に可撓性感圧体を加熱することができる。
【００２３】
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。
【００２４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるケーブル状圧力センサの分極方法およびその分極装置を示すものである。
【００２５】
図に示すように、ケーブル状圧力センサは、芯電極１１に周設された可撓性感圧体１２を有するものである。芯電極１１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る。可撓性感圧体１２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、シリコン樹脂などの高分子母材に、チタン酸ジルコン酸鉛などの高分子材料が用いられる。
【００２６】
この可撓性感圧体１２は、可撓性感圧体１２が移動する通路１５を有する導電体１６に配設される。導電体１６としては、鉄、ステンレス、銅、黄銅、アルミニウムなどの導電部材を用いる。可撓性感圧体１２の通路１５としては、円形、楕円形、矩形など、可撓性感圧体１２が移動通過できる形状であればどのような形状であっても問題はないが、円形にすれば、可撓性感圧体１２に均一に直流電圧を印加することができ、安定したセンサ特性を得ることができる。また、この通路１５は切削、研磨、放電、押出、鍛造、プレス加工などによって形成することができる。
【００２７】
本実施の形態においては、導電体１６はアルミニウムを使用し、通路１５の形状は矩形とした。具体的には、外形２ｍｍの可撓性感圧体１２に対して幅４ｍｍの通路１５を導電体１６に設けた（通路１５が円形であれば４ｍｍの孔とする）。さらに、接触抵抗低減手段１７として、可撓性感圧体１２と導電体１６間にメッシュ１８を備えることで、可撓性感圧体１２と導電体１６との接触面積を小さくし摩擦を低減する構成としている。
【００２８】
また、可撓性感圧体１２を導電体１６の通路１５内において移動させる移動手段１９を有しており、これはモータ駆動などにより、芯電極１１を巻き取る回転ドラムを使用した。この回転ドラムの回転スピードを変化させることによって、可撓性感圧体１２が導電体１６内に配設される時間、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。また、移動手段１９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。
【００２９】
さらに、接触抵抗低減手段１７によって、可撓性感圧体１２と導電体１６との摩擦を低減することができるので、移動手段１９のスピードを上げても、導電体１６との擦れによって可撓性感圧体１２に欠陥が生じることを抑制することができる。このため、移動スピードの増加を図ることができ、生産性と信頼性を向上することが可能となる。なお、実験によると、移動スピードを４ｍ／分に設定した場合、接触抵抗低減手段１７を設けない場合の可撓性感圧体１２は、１０ｍに４カ所の亀裂が生じたが、本実施の形態の場合では、亀裂箇所は発生しなかった。
【００３０】
また、芯電極１１は、リード線２０ａを介して電気的に直流電圧発生手段２１の正極または負極に接続され、導電体１６は、リード線２０ｂによって電気的に直流電圧発生手段２１の他の極に接続される。このようにして、直流電圧発生手段２１により芯電極１１と導電体１６間に高電圧が印加され、可撓性感圧体１２の静止時または移動時に分極する。この場合、導電体１６がケーブル状圧力センサの外側電極として作用するため、外側電極を形成する前に可撓性感圧体１２を分極することができるので、歩留まりや生産性を向上することが可能となる。なお、本実施の形態においては、印加電圧を８ｋｖ／ｍｍとして分極を行った。その際、特に、可撓性感圧体１２の芯電極１１をアース電位にして、芯電極１１と導電体１６の間に直流電圧を印加することで、人体に危険な直流高電圧部分を導電体１６に限定して、人体への安全を確保している。
【００３１】
また、可撓性感圧体１２の中に微少な欠陥が含まれ、その部分が導電体１６に配設されているときは、欠陥部で生じる微少な放電により導電体１６と芯電極１１間に高電流が流れ、短絡するために分極できなくなるが、移動により欠陥部が導電体１６から脱離し、次に導電体１６に配設される可撓性感圧体１２中に欠陥がなければ、導電体１６と芯電極１１間の絶縁性は再び回復するので、分極が可能となる。このように、本実施の形態においては、微小な欠陥が一定長さ範囲内に存在することを検知できるもので、欠陥を含む部分が導電体１６に配設されているときのみ分極できないが、それ以外の場合は分極可能となる。従って、欠陥の存在により可撓性感圧体１２が全体にわたって分極できなくなることはない。
【００３２】
なお、分極された可撓性感圧体１２は、図４に示した従来例と同様に、その周囲に外側電極と外皮を順次被覆してケーブル状圧力センサが構成されるものである。
【００３３】
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２におけるケーブル状圧力センサの分極方法およびその分極装置を示すものである。実施の形態１と同一要素については同一符号を付して説明を省略する。
【００３４】
本実施の形態において、実施の形態１と異なる点は、接触抵抗低減手段１７が、導電体１６の通路１５表面に設けた凹凸２２よりなることである。本実施の形態においては、凹凸２２は、導電体１６の通路１５表面をブラスト処理して形成した。ブラスト加工の場合、凹凸２２を容易に形成できるとともに、凹凸形状を容易に設定できるため、可撓性感圧体１２の移動スピードに応じた形状に設定することができる。
【００３５】
このように、通路１５表面に、凹凸２２を形成することによって、導電体１６と可撓性感圧体１２との接触面積を小さくし、可撓性感圧体１２と導電体１６間の摩擦を低減する構成となっている。これにより、簡単な構成で可撓性感圧体１２と導電体１６間の摩擦を低減することができ、導電体１６との擦れによって可撓性感圧体１２に欠陥が生じることを抑制できる。この結果、可撓性感圧体１２の移動スピードの増加が図れ、歩留まりや生産性を向上することが可能となる。
【００３６】
なお、本実施の形態においては、ブラスト加工以外の方法によって、導電体１６の通路１５表面を荒らして凹凸２２を形成してもよい。例えば、予め凹凸を設けた金型を使用して通路１５表面に凹凸２２を形成しても同様の効果が得られる。
【００３７】
（実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３におけるケーブル状圧力センサの分極方法およびその分極装置を示すものである。実施の形態１と同一要素については同一符号を付して説明を省略する。
【００３８】
本実施の形態において、実施の形態１と異なる点は、可撓性感圧体１２を加熱する加熱手段２３を設けたことである。図に示すように、本実施の形態においては、加熱手段２３は導電体１６を加熱するヒータによって構成している。導電体１６の加熱面は全体であっても一部であってもよい。
【００３９】
ここで、可撓性感圧体１２を分極するときの温度は、それが使用される温度以上で行うことが望ましい。それは、熱によって可撓性感圧体１２を構成する高分子や添加剤などが熱膨張や組成変形を生じ、分極によって揃った自発分極の方向がずれ、圧電特性が低下する恐れがあるためである。このため、加熱手段２３によって可撓性感圧体１２の温度を適切に制御保持し分極することによって、信頼性の高いケーブル状圧力センサを実現することができる。
【００４０】
さらに、加熱することによって可撓性感圧体１２表面は柔らかくなるため、導電体１６の通路１５との密着性が増加し、導電体１６と可撓性感圧体１２との摩擦が増加する。このため、移動手段１９のスピードを低下あるいは可撓性感圧体１２自身に擦れなどによる微小な亀裂や欠陥が生じる。しかし、本実施の形態においては、接触抵抗低減手段１７によって、可撓性感圧体１２と導電体１６間の摩擦などを低減できるため、加熱しても、導電体１６との擦れによって可撓性感圧体１２に欠陥が生じることを抑制できるとともに、移動スピードの増加が図れ、歩留まりや生産性を向上することが可能となる。
【００４１】
なお、本実施の形態において加熱手段２３は導電体１６を加熱する構成としたが、可撓性感圧体１２が加熱できればこの構成に限られるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
以上のように、本発明にかかるケーブル状圧力センサの分極方法およびその分極装置は、生産性と信頼性の高い分極方法とその分極装置とすることができるので、各種の圧電体の分極に適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施の形態１におけるケーブル状圧力センサの分極方法およびその分極装置を示す外観斜視図
【図２】本発明の実施の形態２におけるケーブル状圧力センサの分極方法およびその分極装置を示す外観斜視図
【図３】本発明の実施の形態３におけるケーブル状圧力センサの分極方法およびその分極装置を示す外観斜視図
【図４】従来のケーブル状圧力センサを示す側面図
【符号の説明】
【００４４】
１１  芯電極
１２  可撓性感圧体
１５  通路
１６  導電体
１７  接触抵抗低減手段
１８  メッシュ
１９  移動手段
２１  直流電圧発生手段
２２  凹凸
２３  加熱手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2005291773.tif 000006