传感器及其制造方法技术

本发明专利技术提供比以往的传感器更轻质化、更柔韧，并且灵敏度和精确度提高的传感器及其制造方法。本发明专利技术涉及一种传感器，所述传感器包括含有磁性填料的树脂泡沫和检测由树脂泡沫的变形引起的磁场变化的磁性传感器，其中该树脂泡沫为含有多异氰酸酯成分、活性氢成分、催化剂和泡沫稳定剂的聚氨酯树脂泡沫，该树脂泡沫在与硬度计的加压面接触后一秒后的JIS-C硬度(H1)和60秒后的JIS-C硬度(H60)的硬度变化(H1-H60)为0至10。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】传感器及其制造方法
本专利技术涉及传感器例如触觉传感器和弯曲传感器等，其检测通过与磁性泡沫接触引起的变形，所述磁性泡沫为含有磁性填料的树脂泡沫；以及所述传感器的制造方法。
技术介绍
检测由一个物体与另一个物体接触引起的变形的传感器包括触觉传感器、弯曲传感器等，并广泛应用于各种领域。触觉传感器检测接触的强度、位置、方向等，弯曲传感器检测弯曲变形。所述传感器应用于例如机器人的手和皮肤等，并且在控制机器人的运动和应对外部压力时，从传感器中获知的信息(例如强度、位置、方向等)被用作决定机器人下一步行动的信息。关于这种传感器和其制造方法有各种提案(专利文献1至3等)。专利文献1公开了一种压力检测装置，其包括：通过施加压力和去压力而变形的包含磁体的缓冲部、利用磁性传感器检测由缓冲部的变形引起的磁场变化的传感器部。该压力检测装置的缓冲部中存在的磁体可以是一个大磁体(专利文献1中的图1)或是均匀分散的小磁体(专利文献1中的图7等)。在一个大磁体的情况下，具有难以检测到接触时产生的变形，和接触时产生异物感的问题。另一方面，在均匀分散的小磁体的情况下，由于即使每个磁体的磁力方向彼此相同，在磁体粒子之间仍然会发生磁力抵消现象，并且接触面附近的磁体移动而存在于缓冲部内部的磁体难以移动，因此存在的问题是当外力小从而变形非常小时，检测灵敏度恶化。专利文献2公开了一种检测装置，其包括：通过使磁性原料和粘弹性材料混炼成形而获得的粘弹性磁体、以及用于检测粘弹性磁体的变形导致的磁通量密度矢量变化的磁通量检测装置。在该专利文献2的检测装置中，由于磁性原料混炼到粘弹性材料中，所以磁性原料是均匀分散的。因此，如专利文献1所述，由于在磁体粒子之间发生磁力抵消现象，并且接触面附近的磁体移动而存在于缓冲部内部的磁体粒子难以移动，因此存在的问题是当外力小从而变形非常小时，检测灵敏度恶化。专利文献3公开了一种磁致伸缩元件，其包括(a)至少一个用于产生磁场的装置、和(b)至少一个由包含强磁性粒子的多孔性聚合物形成的成形构件。专利文献3公开了将上述包含强磁性粒子的多孔性聚合物用作振动传感器，但是未显示性能数据例如传感器灵敏度等。此外，专利文献3也未公开上述多孔性聚合物的具体制造方法和上述多孔性聚合物的特性。因此，通过最优化上述多孔性聚合物的制造方法和特性(例如孔径、比重等)，具有广阔的空间进行进一步改善。现有技术文献：专利文献专利文献1：JP2009-229453A专利文献2：JP2008-39659A专利文献3：JP2008-507142A
技术实现思路
专利技术要解决的课题本专利技术的目的是解决上述以往的传感器及其制造方法所具有的问题，提供比以往的传感器更轻质化、更柔韧，并且灵敏度和精确度提高的传感器及其制造方法。解决课题的方法本专利技术者们为解决上述目的，反复努力研究，结果发现，通过在包括含有磁性填料的聚氨酯树脂泡沫和检测由上述树脂泡沫的变形引起的磁性变化的磁性传感器的传感器中，将上述树脂泡沫与硬度计的加压面接触后一秒后的及60秒后的JIS-C硬度的变化限定在特定范围内，可提供比以往的传感器更轻质化、更柔韧，并且灵敏度和精确度提高的传感器及其制造方法，从而完成本专利技术。即，本专利技术涉及一种传感器，其包括：含有磁性填料的树脂泡沫；和磁性传感器，其检测由该树脂泡沫的变形引起的磁性变化，其中该树脂泡沫为含有多异氰酸酯成分、活性氢成分、催化剂和泡沫稳定剂的聚氨酯树脂泡沫，该树脂泡沫在与硬度计的加压面接触后一秒后的JIS-C硬度(H1)和60秒后的JIS-C硬度(H60)的硬度变化(H1-H60)为0至10。为了恰当地实施本专利技术，希望：上述树脂泡沫的比重为0.3至1.0，以及平均孔径为50至500μm；上述泡沫稳定剂的配合量为1至10质量份，按每100质量份的所述树脂泡沫计。另外，作为本专利技术的另一个实施方案，本专利技术涉及传感器的制造方法，所述传感器包括含有磁性填料的聚氨酯树脂泡沫和磁性传感器，所述制造方法包括：步骤(i)，由多异氰酸酯成分和活性氢成分形成含有异氰酸酯基的氨基甲酸酯预聚物；步骤(ii)，预搅拌活性氢成分、催化剂和磁性填料以形成磁性填料分散液；步骤(iii)，一次搅拌步骤，将泡沫稳定剂添加至该含有异氰酸酯基的氨基甲酸酯预聚物中，在非反应气体氛围下，剧烈搅拌以使其中掺入气泡；步骤(iv)，向其中再添加该磁性填料分散液，进行二次搅拌，以制备含有磁性填料的气泡分散氨基甲酸酯组合物；步骤(v)，使该气泡分散氨基甲酸酯组合物成形为所需要的形状，并将其固化，以制备含有磁性填料的氨基甲酸酯树脂泡沫；以及步骤(vi)，使该氨基甲酸酯树脂泡沫磁化以形成磁性氨基甲酸酯树脂泡沫。专利技术效果根据本专利技术，通过在包括含有磁性填料的聚氨酯树脂泡沫和检测由上述树脂泡沫的变形引起的磁性变化的磁性传感器的传感器中，将上述树脂泡沫与硬度计的加压面接触后一秒后的及60秒后的JIS-C硬度的变化限定在特定范围内，可提供比以往的传感器更轻质化、更柔韧，并且灵敏度和精确度提高的传感器及其制造方法。此外，通过使用本专利技术的传感器的制造方法，由于通过不将泡沫稳定剂添加至磁性填料分散液中而是添加至与磁性填料分散液相比具有更高粘度的含有异氰酸酯基的氨基甲酸酯预聚物中，随后进行搅拌(一次搅拌)，难以排出掺入至反应体系内的气泡，因此可有效地进行发泡，从而可提供轻质化、柔韧、并且灵敏度和精确度提高的传感器。附图说明图1是表示作为本专利技术的传感器的触觉传感器的截面的示意图，其示意性地说明无压力的情况和施加压力的情况的变化。图2是表示作为本专利技术的传感器的弯曲传感器的截面的示意图，其示意性地说明没有弯曲的情况和有弯曲的情况，并且是说明在实施例中使用的弯曲传感器特性评价方法中的树脂泡沫和三个磁性传感器的位置关系的示意图。具体实施方式本专利技术的传感器的特征是：包括含有磁性填料的树脂泡沫；和检测由该树脂泡沫的变形引起的磁性变化的磁性传感器。该树脂泡沫为含有多异氰酸酯成分、活性氢成分、催化剂和泡沫稳定剂的聚氨酯树脂泡沫，该树脂泡沫在与硬度计的加压面接触后一秒后的JIS-C硬度(H1)和60秒后的JIS-C硬度(H60)的硬度变化(H1-H60)为0至10。本专利技术中使用的磁性填料可以是通过磁化可具有磁力的金属粉末或金属氧化物粉末。其实例包括稀土类、铁类、钴类、镍类和氧化物类，所有这些都可使用。优选可获得强的磁力的稀土类的磁性填料，但不限于此。上述磁性填料的形状没有特别的限定，可以是球状、扁平状、针状、柱状及不定形中的任意一种。上述磁性填料的平均粒径为0.02至500μm，优选为0.1至400μm，更优选为0.5至300μm。当磁性填料的平均粒径小于0.02μm时，磁性填料的磁性特性会恶化。另一方面，当磁性填料的平均粒径大于500μm时，磁性树脂泡沫的机械特性会恶化(脆性)。磁性填料的配合量为1至400质量份的范围内，优选2至350质量份，按每100质量份的树脂泡沫计。当磁性填料的配合量小于1质量份时，难以检测出磁场的变化。另一方面，当磁性填料的配合量大于400质量份时，树脂泡沫自身变脆，从而不能获得所需的特性。作为本专利技术的磁性树脂泡沫中使用的树脂泡沫，可使用常规的树脂泡沫，但是考虑到例如压缩永久变形等特性，优选热固性树脂泡沫。本专利技术磁性树脂泡本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种传感器，其包括：含有磁性填料的树脂泡沫；和磁性传感器，其检测由所述树脂泡沫的变形引起的磁性变化，其中所述树脂泡沫为含有多异氰酸酯成分、活性氢成分、催化剂和泡沫稳定剂的聚氨酯树脂泡沫，所述树脂泡沫在与硬度计的加压面接触后一秒后的JIS‑C硬度(H1)和60秒后的JIS‑C硬度(H60)的硬度变化(H1‑H60)为0至10。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.01.15 JP 2013-0046621.一种传感器，其包括：含有磁性填料的树脂泡沫；和磁性传感器，其检测由所述树脂泡沫的变形引起的磁性变化，其中所述树脂泡沫为含有多异氰酸酯成分、活性氢成分、催化剂和泡沫稳定剂的聚氨酯树脂泡沫，所述树脂泡沫在与硬度计的加压面接触后一秒后的JIS-C硬度H1和60秒后的JIS-C硬度H60的硬度变化H1-H60为0至10。2.根据权利要求1所述的传感器，其中所述树脂泡沫的比重为0.3至1.0，平均孔径为50至500μm。3.根据权利要求1或2所述的传感器，其中所述泡沫稳定剂的配合量为1至10质量份，按每100质量份的所述树脂泡沫计。4.传感器的制造方法，所述传感器包括含有磁性填料的聚氨酯树脂泡沫和磁性传感器，所述制造...

【专利技术属性】
技术研发人员：重藤纯一，福田武司，安西弘行，罗志伟，
申请(专利权)人：东洋橡胶工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP