CH654921A5 - Dispositivo di supporto flessibile per trasduttori di misurazione di forza. - Google Patents

Description

La presente invenzione si riferisce a un dispositivo di supporto flessibile per un trasduttore di misurazione di forza, avente una base di montaggio ed un organo sensibile ad una forza includente un elemento elettrico.

Nel tipo di trasduttori di forza, come ad esempio gli acceleramenti illustrati nel brevetto U.S.A. 3 702 073 di Jacobs e nei brevetti U.S.A. 4 182 187 e 4 250 757 di Hanson, un elemento sensibile alla forza è assicurato ad una base od anello di montaggio per mezzo di un supporto flessibile che consente all'elemento di muoversi rispetto alla base in risposta a piccole forze. In un tale accelerometro, il supporto flessibile può avere una struttura bifilare costituita da una coppia di organi piani sottili.

Per fornire connessioni elettriche a componenti collocati sull'elemento sensibile, possono venire usati conduttori flessibili fra la base e l'elemento sensibile, oppure una sottile pellicola di materiale conduttivo può venire depositata direttamente sul supporto flessibile o su un rivestimento non conduttivo sul supporto flessibile, se il supporto flessibile stesso è elettricamente conduttivo. Quando tali materiali sono depositati sul supporto flessibile, sollecitazioni vengono generate nel supporto flessibile a causa dei differenti coefficienti di temperatura del supporto flessibile e dei materiali conduttivi, oppure tramite il processo stesso di deposizione. Tali sollecitazioni a loro volta danno luogo a forze che tentano di deflettere da una posizione neutra l'elemento sensibile. In trasduttori a servoanello che applicano una forza di ripristino per mantenere nella posizione neutra l'elemento sensibile, un errore sistematico si sviluppa come risultato di queste sollecitazioni. In trasduttori ad anello aperto, dove viene misurata l'entità di deflessione dell'elemento sensibile, si produce anche un errore sistematico.

In quei trasduttori che utilizzano rivestimenti conduttivi si tenta di cancellare le sollecitazioni di pellicola depositando le pellicole in modo eguale sulla faccia superiore e su quella inferiore delle parti del supporto flessibile. Mentre questa costruzione riduce in certo grado gli errori, essa richiede un bilanciamento preciso durante il processo di deposizione così che lo spessore della pellicola sia eguale su entrambi i lati della porzione di supporto flessibile. Inoltre, questo bilanciamento dipende dalla stabilità delle sollecitazioni di pellicola nei riguardi del tempo, e dipende anche da altri fattori, come temperatura ambiente, purezza del materiale e contaminazione superficiale.

In generale, in trasduttori antecedenti è stato trovato desiderabile utilizzare il supporto flessibile più sottile possibile, conforme a requisiti di robustezza e di elasticità per un funzionamento appropriato, così che vengano resi minimi gli effetti di sollecitazioni che portano ad errori sistematici. Tuttavia è stato trovato che la costante elastica, angolare oppure lineare, fornita da un supporto flessibile è proporzionale al cubo del suo

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spessore «t», mentre il momento flettente del supporto flessibile, dovuto a sollecitazione provocata da deposizione delle strisce conduttive, è solo proporzionale a «t». Ad esempio, se lo spessore del supporto flessibile viene ridotto di 30% in modo che la costante elastica angolare con ciò fornita venga cambiata da 20 S/radiante a 7 S/radiante, il momento di errore dovuto ad effetti di sollecitazione nella placcatura conduttiva viene ridotto soltanto di un fattore 1.42. Quindi, si può vedere che il limite inferiore del campo di accettabili costanti elastiche, fornito da un convenzionale supporto flessibile, verrà raggiunto molto prima che il momento di errore sia ridotto ad un valore insignificante. Di conseguenza, per questi tipi di supporti flessibili, debbono venire previsti compromessi fra l'ottenimento della costante elastica e della robustezza desiderate del supporto flessibile e la minimizzazione degli effetti di sollecitazione che conducono ad errori.

Secondo la presente invenzione, un dispositivo di supporto flessibile per un trasduttore di misurazione di forza, avente una base di montaggio ed un organo sensibile ad una forza includente un elemento elettrico, è caratterizzato da ciò che esso include un supporto flessibile avente un'estremità fissata alla detta base di montaggio e l'altra estremità fissata al detto organo sensibile alla forza, ed un materiale elettricamente conduttivo disposto sul supporto flessibile ed estendentesi fra il detto elemento elettrico e la detta base di montaggio, almeno una parte del materiale elettricamente conduttivo essendo in sostanziale allineamento con l'asse neutro di flessione del supporto flessibile.

Poiché il materiale conduttivo è in sostanziale allineamento con l'asse neutro di flessione del supporto flessibile, sollecitazioni nell'interfaccia fra la pellicola conduttiva ed il supporto flessibile non conducono ad errori sistematici. Ciò è dovuto al fatto che il momento flettente provocato da tali sollecitazioni è proporzionale alla distanza dell'interfaccia dal piano neutro di flessione. Poiché questa distanza è sostanzialmente nulla, il momento flettente viene reso minimo, ed errori sistematici vengono ridotti significativamente, se non interamente.

Il supporto flessibile può essere costituito da una o più porzioni e ciascuna delle porzioni può contenere uno o più canali aventi ciascuno una superficie arretrata che giace sostanzialmente sul piano neutro di flessione del supporto flessibile.

Poiché la pellicola conduttiva è sempre collocata in sostanziale allineamento con l'asse neutro di flessione, l'entità dell'errore introdotto dalla pellicola conduttiva è essenzialmente indipendente dallo spessore e dalla lunghezza complessiva e larghezza del supporto flessibile. Di conseguenza, il supporto flessibile può venire configurato in modo da fornire una adeguata robustezza e la desiderata costante elastica per l'accelerometro, senza provocare errori sistematici significativi a causa di sollecitazioni di pellicola.

Il dispositivo secondo l'invenzione è spiegato per mezzi di alcune forme di esecuzione, illustrate negli annessi disegni. In essi la fig. 1 è una vista prospettica esplosa, parzialmente in sezione, di un accelerometro incorporante il supporto flessibile della presente invenzione;

la fig. 2 è una vista in pianta frammentaria ingrandita del supporto flessibile della fig. 1 ;

la fig. 3 è una vista prospettica frammentaria, eseguita genericamente lungo la lìnea 3-3 della fig. 1 ;

la fig. 4 è una sezione trasversale di un supporto flessibile con canali di lunghezza disuguale;

le figg. 5 e 6 sono viste prospettiche frammentarie, simili alla fig. 3 e mostrano due ulteriori realizzazioni di un supporto flessibile bifilare; e le figg. 7 ed 8 sono viste prospettiche frammentarie, simili alla fig. 3, e mostrano due realizzazioni di un supporto flessibile a porzione singola.

Riferendosi alle figg. 1 e 2, ivi è illustrato un trasduttore di forza sotto forma di un accelerometro asservito 10 che include un supporto flessibile 12 secondo la presente invenzione. L'accelerometro 10 è del tipo illustrato nel brevetto U.S.A. 5 3 702 073 di Jacobs, sebbene l'invenzione possa venire usata in altri trasduttori sensibili ad una forza, impieganti un moto angolare o lineare di un elemento sensibile alla forza.

L'accelerometro 10 è costituito da una coppia di organi di corpo cilindrici 14a, 14b e da un complesso 16 di massa di pro-io va assicurato fra essi.

Gli organi 14a, 14b di corpo sono sostanzialmente identici e quindi verrà descritto solo l'organo 14a di corpo. L'organo 14a di corpo include una parete cilindrica 17 di corpo avente una nervatura 18 estendentesi verso l'interno, costituente una espan-i5 sione polare magnetica, la quale parete si estende intorno al fondo che forma una base 19. L'espansione polare 18 ha una parete interna cilindrica che definisce una cavità 22. Alla base 19 entro la cavità 22 è assicurato un magnete permanente cilindrico 24 che ha una superficie circonferenziale esterna distan-20 ziata dalla parete cilindrica interna 20 in modo da definire un interstizio anulare 26 fra esse.

Il complesso 16 di massa di prova include un organo o lastra 30, sensibile ad una forza, il quale è montato a cerniera per mezzo del supporto flessibile 12 ad una base od anello 32 di 25 montaggio.

Nell'accelerometro mostrato nelle figure, il supporto flessibile 12 consente alla lastra 30 di muoversi ad arco rispetto all'anello 32 di montaggio. Tuttavia, occorre intendere che il supporto flessibile 12 potrebbe venire usato in un trasduttore utiliz-30 zante un moto lineare dell'organo sensibile, lungo l'asse del trasduttore 10.

Alla faccia superiore 40 ed a quella inferiore 41 della lastra 30 sono assicurate due bobine 42 e rispettivamente 43 di ripristino di forza o di torsione. Le bobine 42, 43 di torsione sono 35 avvolte su rocchetti che si adattano entro l'interstizio anulare 26 formato in ciascuno degli organi 14a, 14b di corpo quando le varie parti dell'accelerometro 10 sono assemblate.

Sulla faccia superiore 40 della lastra 30 è depositato uno strato 45 di materiale conduttivo. Un simile strato di materiale 4o conduttivo è depositato sulla faccia inferiore 41 della lastra 30. Questi strati elettricamente conduttivi formano una coppia di piastre di condensatore le quali interagiscono con una faccia 21 dell'espansione polare 18 e con una corrispondente faccia dell'espansione polare dell'organo 14b di corpo, in una maniera 45 da descrivere in appresso.

Tre cuscini 34 di montaggio (und dei quali non è mostrato nella fig. 1) sono disposti su una superficie superiore 36 dell'anello 32 di montaggio. Tre addizionali cuscini di montaggio sono collocati assialmente opposti ai cuscini 34 di montaggio, su so una superficie inferiore 38 dell'anello 32.

L'anello 32 di montaggio è assicurato fra gli organi 14a, 14b di corpo in modo che un labbro 23 della parete cilindrica 17 di corpo ed un corrispondente labbro dell'organo 14b di corpo poggiano contro i cuscini di montaggio, e le bobine 42, 43 di 55 torsione sono accolte entro l'interstizio anulare 26 e rispettivamente in un corrispondente interstizio anulare nell'organo 14b di corpo.

Nell'accelerometro 10 sono formati due condensatori variabili 48, 49, uno dei quali è costituito dalla faccia 21 e dal rive-60 stimento sulla superficie inferiore 38, e l'altro di essi è costituito da una faccia corrispondente alla faccia 21 dell'espansione polare dell'organo 14 di corpo e dal rivestimento 45 sulla faccia superiore 36 della lastra 30.

Gli strati conduttivi sulla faccia superiore 40 e sulla faccia 65 inferiore 41 e le bobine 42, 43 di torsione sono accoppiati ad un circuito esterno per mezzo di quattro strisce conduttive 47a-47d le quali si estendono fino all'anello 32 attraverso il supporto flessibile 12. Le connessioni elettriche al circuito esterno a par

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tire dall'anello 32 vengono effettuate attraverso quattro piedini connettori (non mostrati), collocati nelle pareti di corpo degli organi 14a, 14b di corpo.

Quando l'accelerometro 10 viene sottoposto ad una accelerazione lungo il suo asse, la lastra 30 si muove rispetto all'anello 32 ed agli organi 14a, 14b di corpo, provocando con ciò un cambiamento nella capacità dei condensatori 48, 49. Il cambiamento di capacità viene rivelato da un servocircuito ad anello singolo (non mostrato), il quale a sua volta accoppia alle bobine 42, 43 di torsione un segnale proporzionale al cambiamento di capacità. Il campo magnetico risultante creato dalle bobine 42, 43 di torsione interagisce con il campo magnetico stabilito dai magneti permanenti negli organi 14a, 14b di corpo, in modo da opporsi allo spostamento della lastra 30. La corrente richiesta dalle bobine 42, 43 di torsione per mantenere in posizione neutra la lastra 30 rappresenta la forza di accelerazione alla quale è sottoposto l'accelerometro.

Per una ulteriore descrizione dell'accelerometro 10, si fa riferimento al brevetto U.S.A. 3 702 073 di Jacobs, il cui trovato è qui incorporato'.

Riferendosi ora alla fig. 3, viene illustrata la realizzazione preferita del supporto flessibile 12 della presente invenzione.

Il supporto flessibile ha una configurazione bifilare di cerniera a mensola, costituita da una coppia di porzioni 60, 62 di supporto flessibile le quali si estendono fra la lastra 30 e l'anello 32 di montaggio. Le porzioni 60 e 62 sono separate da una apertura interposta che si estende anche fra la lastra 30 e la base 32 di montaggio. Le porzioni 60 e 62 del supporto flessibile hanno sostanzialmente la medesima sezione trasversale e quindi verrà descritta soltanto la porzione 60.

La porzione 60 include una faccia superiore 64 ed una inferiore 66 la quali sono sostanzialmente parallele fra loro, ed una coppia di bordi 68, 70 che sono genericamente perpendicolari alle facce 64, 66. Le facce 64, 66 potrebbero essere anche non parallele e potrebbero ancora venire usati canali di asse neutro.

La porzione 60 del supporto flessibile ha una coppia di canali 71, 73 i quali si estendono nella porzione 60 rispettivamente a partire dalle facce 64, 66.1 canali 71, 73 hanno rispettivamente superfici arretrate 72, 74 che sono sostanzialmente complanari e coincidenti con il piano neutro di flessione della porzione 60 di supporto flessibile.

Il «piano neutro di flessione» è definito come quel piano che non è soggetto a trazione o compressione quando il supporto flessibile viene incurvato. Per un supporto flessibile avente una configurazione rettangolare uniforme in sezione trasversale, formata da-due facce parallele e da due bordi come quella mostrata nella fig. 3, il piano neutro di flessione è costituito da punti che sono sostanzialmente equidistanti dalle facce del supporto flessibile, cioè il piano collocato a metà fra le facce del supporto flessibile.

Se i canali non sono di ampiezza eguale, come mostrato nella fig. 4 sull'una e sull'altra singola porzione del supporto flessibile, l'asse (piano) neutro di flessione non bisecherà il supporto flessibile ma invece sarà spostato verso il canale più stretto. Una sezione trasversale di un tale supporto flessibile è mostrata nella fig. 4. In tal caso, la ubicazione dell'asse neutro verrà determinata dalla formula:

Aul è (larghezza del canale superiore) — (larghezza del canale inferiore).

Occorre notare che il reale asse neutro di flessione è leggermente non parallelo al piano del supporto flessibile a causa del-s l'asimmetria intorno all'asse del singolo supporto flessibile e, mentre questo effetto è normalmente piccolo, ciascun canale potrebbe essere collocato in modo che l'asse neutro di flessione passi attraverso il centro del canale se la rotazione angolare divenisse significativa.

io I canali 71, 73 hanno anche pareti laterali 71a, 71b e rispettivamente 73a, 73b. Sebbene i canali siano illustrati nelle figg. 1-3 nel senso di avere pareti piane 71a, 71b e 73a, 73b che sono perpendicolari alle facce 64, 66, queste superfici possono in altro modo essere smussate od essere di configurazione incurvata 15 con un piccolo raggio. Inoltre, le porzioni del supporto flessibile possono essere smussate od incurvate nella regione della loro giunzione con la lastra 30 e con l'anello 32 di montaggio in modo da fornire fra essi una transizione dolce, in opposizione alla transizione brusca mostrata nelle figg. 1 e 2.

20 Nella realizzazione preferita, la lastra 30, l'anello 32 di montaggio ed il supporto flessibile 12 sono formati da un sol pezzo di quarzo fuso che viene corroso od altrimenti lavorato fino alla sagoma desiderata. Per una descrizione dettagliata di un metodo di fabbricazione del supporto flessibile 12 si può fare rife-25 rimento al brevetto chiesto in data doerina dalla stessa Richiedente, con priorità U.S.A. del 14. 8.1981, serie n. 283 130.

Una volta che sono state formate le superfici arretrate 72, 74, un sottile strato o striscia 47 di materiale conduttivo, come ad esempio oro, viene depositato lungo le superfici arretrate di 30 entrambe le porzioni del supporto flessibile così da estendersi fra la lastra 30 e l'anello 32 di montaggio.

Il supporto flessibile 12 potrebbe in altro modo essere formato da materiale elettricamente conduttivo, nel qual caso un rivestimento elettricamente non conduttivo viene depositato sul 35 supporto flessibile 12 prima che vengano depositate le strisce conduttive 47.

Poiché.il momento flettente di sollecitazione di pellicola è proporzionale alla distanza alla quale le strisce conduttive 47 sono collocate dal piano od asse neutro di flessione, allora 40 qualsiasi forza che agisca in corrispondenza del piano neutro di flessione parallelo alla sua superficie, non produrrà alcun momento flettente poiché la distanza sarà nulla. Di conseguenza, una striscia conduttiva depositata direttamente sull'asse neutro di flessione del supporto flessibile non produrrà un errore alla 45 uscita del trasduttore a causa di sollecitazioni sull'interfaccia fra la striscia conduttiva ed il supporto flessibile. Poiché la striscia conduttiva ha uno spessore finito, idealmente, ma non necessariamente, le superfici 72, 74 di canale saranno collocate al di là dell'asse neutro per metà dello spessore della striscia così so che la striscia stessa sarà centrata sull'asse neutro.

A titolo di esempio, è stato riscontrato che le seguenti dimensioni forniscono risultati soddisfacenti.

Y = Yo dove

1/2

— (Ap/Aul) + [(Ap/Aul)2 —1]

55 Lettera di riferimento nella fig. 3 Descrizione

Dimensione (in mm se non indicato altrimenti)

(1) 60

Y è una coordinata, riferita all'asse del supporto flessibile, del fondo di ciascun canale quando Ap/Aul > 1;

Yo è 1/2 dello spessore totale del supporto flessibile; Ap è 2 x [(larghezza del supporto flessibile) — (somma delle larghezze dei canali)];

a

Larghezza totale del sup

porto flessibile 12

9,14

mm b

Larghezza di ciascuna

porzione

3,81

mm c

Distanza fra bordo 68

e canale 71

2,28

mm d

Larghezza delle superfici

arretrate 72, 74

0,89

mm

5

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Lettera di

Dimensione riferimento

(in mm se nella

non indicato fig. 3

Descrizione altrimenti)

e

Spessore delle porzioni 60, 62

0,03 mm f

Profondità del piano neutro

di flessione dalle facce 64, 66

0,015 mm g

Lunghezza del supporto fles

sibile 12

2,54 mm h

Distanza fra bordi adiacenti

delle porzioni 60, 62

1,52 mm

Spessore delle strisce con

duttive 47

2600 angstrom

La configurazione del supporto flessibile 12 nella fig. 3 viene chiamata in appresso antisimmetrica, cioè le porzioni del supporto flessibile hanno sostanzialmente la medesima sezione trasversale ma non sono immagini speculari l'una dell'altra.

Lo spessore, la lunghezza e la larghezza delle porzioni di supporto flessibile possono venire scelti in modo da fornire una adeguata robustezza e la desiderata costante elastica per un funzionamento appropriato dell'accelerometro 10 senza aumentare significamente errori sistematici. Di conseguenza, in contrapposto a trasduttori antecedenti, l'entità dell'errore introdotto dalle strisce conduttive 47 è essenzialmente indipendente dalle dimensioni delle dette porzioni. Occorre notare che qualsiasi canale potrebbe venire progettato in modo da portare più di un conduttore isolato.

Riferendosi ora alla fig. 5, ivi mostrata una realizzazione alternativa per il supporto flessibile 12, la quale può venire usata se la natura della particolare configurazione di trasduttore di forza gli garantisca di aumentare la resistenza al carico. Questa realizzazione differisce per due aspetti da quella mostrata nella fig. 3. Anzitutto una superficie arretrata 82 di un canale 83 in una porzione 80 del supporto flessibile è adiacente ad una superficie 84 di bordo senza intervento di una parte di una faccia superiore 86. In secondo luogo, una porzione 88 è un'immagine speculare della porzione 80, cioè esse sono simmetriche intorno al piano che interseca lo spazio fra le due porzioni 80, 88 e perpendicolare alla faccia superiore 86 e ad una faccia inferiore 90.

I canali sono mostrati nella fig. 5 con pareti laterali smussate 83a e 85a, 85b. Tuttavia queste pareti potrebbero essere superfici piane piatte o superfici incurvate, come menzionato in precedenza.

La superficie arretrata 82 ed una superficie arretrata 87 sono di nuovo collocate sostanzialmente sul piano od asse neutro di flessione delle porzioni 80, 88. Inoltre, le strisce conduttive 47 sono depositate sulle superfici arretrate 82, 87 e quindi sollecitazioni qualsiasi, che hanno origine nell'interfaccia fra il supporto flessibile ed ij materiale conduttivo, non provocano un corrispondente momento flettente nel supporto flessibile.

Riferendosi ora alla fig. 6, viene illustrata una terza realizzazione la quale combina aspetti scelti delle realizzazioni mostrate nelle figg. 3 e 5. Questa configurazione potrebbe essere desiderabile quando sia richiesta una minore resistenza al carico ma si desideri ancora una simmetria dovuta alla geometria della progettazione.

Come si può vedere nella fig. 6, due porzioni 100, 102 sono simmetriche, cioè sono immagini speculari simili alla realizzazione mostrata nella fig. 5, ma hanno la configurazione generale delle porzioni mostrate nella fig. 3. Occorre notare che le porzioni hanno sostanzialmente le medesime dimensioni come le porzioni mostrate nella fig. 3.

La fig. 7 è un'ulteriore realizzazione dell'invenzione simile alla realizzazione della fig. 5 ma senza un'apertura di separazione fra le porzioni del supporto flessibile. Questa configurazione potrebbe venire usata in una configurazione bifilare quando siano richiesti più di quattro conduttori elettrici ed i canali non possano accogliere più di un conduttore; oppure in una configurazione ad elemento singolo dove per esempio vi sia 5 uno spazio insufficiente per una configurazione bifilare, in cui l'area più larga 110 può portare due conduttori isolati. È mostrato un supporto flessibile 104 a singola porzione, con canali

106, 108 e 110 ricavati con superfici arretrate rispettivamente

107, 109, 111. Due dei canali 106, 108 sono disposti in una fac-ìo eia 114 del supporto flessibile 104, mentre il canale rimanente

110 è disposto nell'altra faccia 116 in modo che la superficie

111 sia complanare con le superfici 107, 109 e situata fra queste. Le superfici 107, 109, 111 sono collocate ciascuna sostanzialmente sul piano neutro dì flessione del supporto flessibile, e

15 le strisce conduttive 47 sono collocate su dette superfici. Se la somma della larghezza del canale 107 più quella del canale 109 eguaglia la larghezza del canale 110, l'asse neutro di flessione si trova nel piano che biseca il supporto flessibile 104; diversamente, l'asse neutro di flessione è localizzato tramite una for-20 mula simile alla formula per due canali fornita dalla equazione (1). Questa configurazone inoltre non esibisce alcuna rotazione di asse neutro, rispetto al piano del supporto flessibile.

Riferendosi ora alla fig. 8, ivi è illustrata una ulteriore realizzazione di un supporto flessibile a porzione singola, la quale 25 rende minima la asimmetria. Potrebbero anche venire usati più di un supporto flessibile di tal genere. Un supporto flessibile 120 include due coppie di canali aventi superfici arretrate allineate rispettivamente 122, 124 e 126, 128. Sono formate due parti di costola 130, 132, una fra le superfici 122, 124 e l'altra 30 tra le superfici 126, 128.

Le superfici arretrate 122, 128 sono disposte sostanzialmente sul piano neutro del supporto flessibile 120, mentre le superfici arretrate 124, 126 sono spostate leggermente dal piano neutro. Di conseguenza, una deposizione di materiale conduttivo 35 sulle superfici arretrate 122, 124, 126, 128 darà luogo a sollecitazioni che intervengono soltanto in due dei quattro canali, cioè sollecitazioni verranno create soltanto a causa del materiale conduttivo situato nelle superfici arretrate 124, 126, In altro modo, il materiale conduttivo può venire depositato soltanto io sulle superfici 122, 128 situate sull'asse neutro. La localizzazione di queste superfici può venire determinata tramite una formula simile alla formula per due canali della equazione (1). In ogni caso, la costante elastica e la robustezza appropriate per il supporto flessibile vengono fornite sostanzialmente da nervatu-45 re relativamente grosse 140, 142, 144 che sono collocate sull'uno e sull'altro lato delle parti di costola 130, 132.

Come indicato in precedenza, la struttura di supporto flessibile della fig. 8 può venire usata in una configurazione bifilare in cui la configurazione può essere simmetrica oppure antisim-50 metrica. In una configurazione antisimmetrica, due identici supporti flessibili del tipo mostrato nella fig. 8 possono venire usati con materiale conduttivo depositato soltanto sulle superfici 122 e 128 di asse neutro di entrambi i supporti flessibili.

In un'altra disposizione, il supporto flessibile della figura 8 55 può essere configurato in modo che entrambe le superfici arretrate su un lato del supporto flessibile, come ad esempio le superfici 124 e 128, siano disposte sul piano neutro del supporto flessibile. Addizionalmente, supporti flessibili di questo tipo non hanno bisogno di avere superfici parallele ma potrebbero «o per esempio essere rastremati verso l'organo sensibile alla forza per produrre un supporto flessibile di resistenza meccanica costante.

Occorre inoltre notare che l'accorgimento sopra descritto per ridurre l'effetto di sollecitazione di un rivestimento su un 65 supporto flessibile potrebbe venire usato con una struttura di supporto flessibile che non sia necessariamente il supporto principale dell'organo sensibile alla forza. Una tale struttura, che colleghi ad una base di montaggio un organo sensibile alla for-

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za, richiederebbe ancora una certa integrità strutturale mentre produrrebbe forze o momenti sistematici minimi. Addizionalmente, si intenderà che, sebbene la struttura di supporto flessibile illustrata nelle figg. 1-4 presenti la parte sottile del supporto flessibile configurata in un sol pezzo con le nervature laterali più grosse, per talune applicazioni dell'invenzione potrebbe non essere necessario che la parte sottile portante le strisce conduttive 47 sia collegata fisicamente con le nervature di supporto.

Le varie realizzazioni dell'invenzione come sopra descritte contemplano che i vari canali allineati con l'asse neutro di flessione del supporto flessibile siano collocati su supporti flessibili che forniscono il "supporto principale dell'organo 30 sensibile alla forza, nei riguardi dell'anello o base di montaggio.

Tuttavia, il concetto di depositare un materiale elettricamente conduttivo come le strisce conduttive 47 lungo l'asse neutro di flessione di un supporto flessibile si applicherà altrettanto bene ad un supporto flessibile od organo pieghevole non portante ca-5 rico.

Occorre notare che, sebbene le varie realizzazioni illustrate dell'invenzione mostrino i canali estendentisi dall'organo 30 sensibile alla forza fino alla base 32 di montaggio, l'invenzione include il fatto di piazzare il materiale elettricamente conduttivo io delle strisce 47 soltanto su una parte dell'asse neutro di flessione del supporto flessibile, di preferenza dove sia richiesta la robustezza minima del supporto flessibile allo scopo di rendere minime le sollecitazioni indotte dalle strisce conduttive 47.

v

2 fogli disegni

Claims (10)

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1. Dispositivo di supporto flessibile per un trasduttore di misurazione di forza (10), avente una base di montaggio (32) ed un organo (30) sensibile ad una forza includente un elemento elettrico (42), il quale dispositivo è caratterizzato da ciò che esso include un supporto flessibile (12) avente un'estremità fissata alla detta base di montaggio (32) e l'altra estremità fissata al detto organo (30) sensibile alla forza, ed un materiale elettricamente conduttivo (47) disposto sul supporto flessibile (12) ed estendentesi fra il detto elemento elettrico (42) e la detta base di montaggio (32), almeno una parte del materiale elettricamente conduttivo essendo in sostanziale allineamento con l'asse neutro di flessione del supporto flessibile.

2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato da ciò che una porzione (60, 62; 100, 102; 104; 120) del supporto flessibile (12) è provvisto di un canale (71, 73; 106, 108, 110) con una superficie arretrata (72, 74; 107, 109, 111; 122, 128) la quale si estende almeno per una parte della distanza fra l'organo (30) sensibile alla forza e la base di montaggio (32), mentre almeno una parte della superficie arretrata è sostanzialmente allineata con l'asse neutro di flessione della detta porzione del supporto flessibile; ed il detto materiale elettricamente conduttivo (47) è disposto sulla detta superficie arretrata e si estende fra l'elemento elettrico (42) sull'organo (30) sensibile alla forza e la detta base di montaggio (32).

2

RIVENDICAZIONI

3. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 oppure 2, caratterizzato da ciò che il materiale elettricamente conduttivo (47) è allineato sostanzialmente lungo il detto asse neutro di flessione.

4. Dispositivo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato da ciò che le detta superficie arretrata (72, 74; 107, 109, 111; 122, 128) si estende sostanzialmente per tutta la lunghezza del supporto flessibile (12), dall'organo (30) sensibile alla forza fino alla base di montaggio (32).

5. Dispositivo secondo la rivendicazione 4, caratterizzato da ciò che la detta parte della superficie arretrata (72, 74; 107, 109, 111; 122, 128) sostanzialmente allineata con l'asse neutro di flessione si estende sostanzialmente per l'intera lunghezza della detta superficie arretrata.

6. Dispositivo secondo qualsiasi delle rivendicazioni precèdenti, caratterizzato da ciò che il materiale elettricamente conduttivo forma uno strato di spessore finito e che circa metà dello spessore di detto strato (47) è collocata al di sopra del detto asse neutro di flessione, ed il rimanente materiale di detto strato (47) è collocato al di sotto del detto asse neutro di flessione.

7. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato da ciò che detto organo sensibile alla forza avente una lastra (30) che porta una prima bobina di ripristino (42) è assicurato alla base di montaggio (32), mediante il supporto flessibile (12), che ha una prima ed una seconda porzione (60, 62; 100, 102) separate da una apertura interposta, le dette porzioni estendendosi fra la detta lastra (30) e la detta base di montaggio (32); le porzioni di supporto flessibile presentano una superficie superiore (64) ed una inferiore (66) che terminano con un primo ed un secondo bordo (70, 68); un primo canale (71) avente una prima superficie arretrata (72) si estende nella prima porzione (60; 100) a partire dalla detta faccia superiore (64), la detta prima superficie arretrata essendo disposta più vicina al primo bordo (70) rispetto al secondo bordo (68); un secondo canale (73) avente una seconda superficie arretrata (74) si estende entro la detta prima porzione (60; 100) a partire dalla detta faccia inferiore (66), la detta seconda superficie arretrata essendo disposta più vicina al secondo bordo (68) rispetto al primo bordo (70); la prima e la seconda superficie arretrata (72, 74) sono sostanzialmente complanari e coincidenti con il piano neutro di flessione della porzione (60; 100) di supporto flessibile; ed un rivestimento elettricamente conduttivo (47) sulle superfici arretrate si estende fra la base di montaggio (32) e la lastra (30).

8. Dispositivo secondo la rivendicazione 7, caratterizzato da ciò che la seconda porzione di supporto flessibile (62; 102) è sostanzialmente identica alla prima porzione di supporto flessibile (60; 100) ma ha rispetto a questa una relazione antisimmetrica.

9. Dispositivo secondo la rivendicazione 7, caratterizzato da ciò che la seconda porzione di supporto flessibile (62; 102) è sostanzialmente un'immagine speculare della prima porzione (60; 100), in modo che la seconda porzione è simmetrica alla prima porzione rispetto ad un piano che biseca la detta apertura ed è perpendicolare alle dette superfici (64, 66).

10. Dispositivo secondo la rivendicazione 7, caratterizzato da ciò che la larghezza di ciascuna porzione di supporto flessibile (60, 62; 100, 102) è approssimativamente una volta e mezza la sua lunghezza, che la profondità dei canali (71, 73) è sostanzialmente metà della distanza fra le facce (64, 66) delle dette porzioni e che la distanza fra le facce (64, 66) di ciascuna porzione (60, 62; 100, 102) è dell'ordine di un centesimo della lunghezza di ciascuna porzione.