CN110650677B - 笔 - Google Patents

Abstract

发明涉及一种具有笔杆、握持区以及具有传感器的测量装置的笔，该测量装置测量作用在握持区上的力。根据本发明，在握持区的区域中设置有覆盖物，该覆盖物在外部覆盖测量装置。

Description

笔

技术领域

本发明涉及具有笔杆、握持区和具有传感器的测量装置的一种笔，所述测量装置测量作用在握持区上的力。

背景技术

例如从EP 2 182 423 A2中已知上述类型的笔。在已知的笔中，用于测量径向压力的压力传感器位于握持区中。在握持区那里，它不仅看起来不悦眼，而且对触觉具有负面影响。这同样适用于根据WO 2007/003417 A2以载流螺旋形式构造的压力传感器。

发明内容

本发明基于的目的是，以如此的方式进一步改进上述类型的笔，使得具有传感器的测量装置不再对光学和触觉造成负面影响。

根据本发明，该目的通过在握持区的区域中的覆盖物来实现，该覆盖物在外部覆盖测量装置。

通过该覆盖物，可以独立于具有传感器的测量装置的配置来选择笔的光学外观，特别是在握持区中。这同样适用于触觉，因为根据本发明，触觉是由覆盖物而不是由测量装置确定的。

优选地设置成使得覆盖物为套筒的形式，该套筒至少部分地围绕笔的笔杆。该配置特别是在简化制造方面是特别有利的。

根据本发明，测量装置还优选地具有传动单元，该传动单元将源自作用在握持区上的力的第一运动传递至传感器。

换句话说，根据该配置，设置成使得作用在握持区上的力不直接传递到传感器上，视情况而定，而是插入一个传动单元，从而可以根据具体情况来配置作用在传感器上的力的方向和大小。此外，由此可以将传感器布置在几乎不增加厚度的位置处，使得握持区不会变得太厚。

在这种情况下，根据本发明，进一步优选地设置成使得传动单元将第一运动传递至第二运动，该第二运动横向于第一运动而定向并且通过斜面被传感器捕获，其中斜面的迎角

确定传动比

这样可以通过适当选择斜面的迎角来设置测量灵敏度。

根据本发明的一种特别优选的实施例，设置成使得传动单元具有用于限制传递到传感器的力的器件。

这种配置确保传感器不会受到过大的力，从而保护传感器免受损坏。特别是，保护传感器免于峰值负载。

根据本发明，限制装置还优选地具有弹性舌状部。这构成特别简单的实施方式。

根据本发明，为了进一步保护传感器，可以设置成使得传感器可以响应于由传动单元传递给它的力克服弹性恢复力而避开。

本发明的一种特别优选的实施例设置成使得笔杆至少部分地是传动单元的一部分。

换句话说，为笔杆分配了附加功能，即它(至少部分地)用于将作用在握持区上的力传递给传感器。这样做，可以保持低的部件数量。

例如，可以设置成使得笔杆的外轮廓响应于作用在握持区上的力而克服弹性恢复力来调节，其中传感器响应于该调节。

换句话说，在该配置中，笔杆通过作用在握持区上的力而变形，其中该变形作用在传感器上。

最后，根据本发明，还特别优选地设置成使得在笔的圆周方向上观察时握持区与传感器和/或传动单元相比处于不同的角度范围内。

因此，特别容易将作用在握持区上的力转换成运动，该运动通过传动单元转换成作用在传感器上的力。

附图说明

下面，参照附图通过优选的示例性实施例更详细地说明本发明。

图1示出根据本发明的笔的示例性实施例的示意性侧视图；

图2示出图1所示笔的示意性截面图；

图3示出图2的示意性局部放大图；

图4示出图2和图3的示意性放大俯视图，但是没有套筒；

图5至图7示出与图2至图4相同的视图，但是来自不同的示例性实施例；

图8示出图4至图7的实施例的中间平面附近的示意性截面图；

图9示出与图1相同的视图，但是来自第三示例性实施例；以及

图10和图11示出与图1相同的视图，但是来自第四和第五示例性实施例。

具体实施方式

图1至图4的根据本发明的笔的示例性实施例包括具有墨水填充物12的墨管10，具有两个半壳14和16的笔杆18，两个半壳14和16具有握持区20以及在握持区20的区域内覆盖笔杆18的套筒22。

传感器24(其是力传感器)用于确定作用在握持区20上的径向力。

套筒22在其长度的一部分上被推到笔杆18上。在握持区20的区域中，笔杆18沿着连接线之一凹入，使得两个半壳14、16可以在该区域内被推到一起。在图1中，凹入部由虚线表示并由附图标记26标示。

笔杆18和套筒22在每种情况下由可弹性变形的材料制成，这就是为什么它们允许用于力测量的弹性变形的原因。

如下面更详细解释的那样，承载握持区20的套筒22和笔杆18的变形在远离传感器24的方向上发生，使得该变形不影响测量过程。当在笔的圆周方向上观察时，一方面的握持区20和另一方面的传感器24位于不同的角度范围内。它们分开大约90°的角度。

传感器24相对于径向方向倾斜。通过设定倾斜角

可以确定灵敏度，即，由于套筒22在握持区中的变形而对传感器24施加的压力的程度。

为此目的，传感器24附接到半壳14的舌状部29的斜面28。相应的斜面30附接到半壳16的弹性舌状部32。

参照图3，凹入部26具有宽度B，并且当没有压力施加到握持区20时，弹性舌状部32位于距半壳14的距离为A处。该距离A确定在弹性舌状部32撞击半壳14之前的最大可能的变形。尺寸A和B中的较小者确定传感器24上的最大负载。有利地，距离A小于宽度B。如上所提及的那样，传感器24的倾斜度即角度

是笔杆18的变形在传感器24上施加力的程度。由于舌状部29和在载荷下推靠传感器24的弹性舌状部32两者均设计为挠性构件，因此它们的变形可以额外地限制作用在传感器24上的载荷，特别是只要弹性舌状部32与套筒22之间的距离C不为零就可以额外地限制作用在传感器24上的载荷。这通过套筒22的变形来促进，在握持区20上存在轴向压力的情况下，即形成图2中的两侧，套筒22将向上和向下隆起。

笔杆18的两个带有舌状部29和32的半壳14、16形成传动单元，该传动单元将作用在握持区20上的力传递给传感器24。

除了上述元件之外，图4还示出挠性元件40，其将传感器24连接至评估电子器件(未示出)。借助于该电子器件，可以评估由传感器24发出的信号。

笔的组装如下进行：首先，将传感器24粘接到半壳14的斜面28上。然后，安装半壳16。推动套筒22完成该结构。

根据图5至图8的实施例与上述实施例的不同之处特别在于，传感器24不倾斜。相反，在弹性舌状部32和传感器之间存在舌状部42。它具有侧向槽46、48的挠性设计，请参照图8。传感器24由刚性基座44支撑。刚性基座44定位在挠性元件40上。在该示例性实施例中，斜面28形成在挠性舌状部42上。

特别地，图5和图6示出在该示例性实施例的情况下为镊子形状的传感器24的安装。刚性基座44保持传感器24，并且当套筒22在握持区20中受压时，当弹性舌状部32通过斜面30和28推动图5和图6中的挠性舌状部42时，挠性舌状部42推动传感器24。

弹性舌状部32的底部(未示出)被构造成使得在传感器24的测量销被推入太深之前该弹性舌状部32的底部与传感器24成一体。借助于斜面30的角度，半壳16通过斜面30压靠在半壳14上，可在测量力时设定传动比。随着变形的增加，斜面30推靠斜面28，从而在传感器24上施加压力。这通过套筒22的变形来促进，该套筒22将在握持区20上的轴向压力下向上和向下隆起。

图7和图8示出侧向槽46、48，通过该侧向槽46、48减小弹性舌状部42的刚度。

图8示出条带50、52，其将传感器24的测量销的凹入深度限制到给定的程度，因为在过载时，它们释放传感器24壳体中的压力。

与图2至图4的示例性实施例相比，根据图5至图8，在传感器24上没有发生滑动运动，而是仅在一方面具有斜面28的舌状部42与在另一方面具有斜面30的舌状部32之间发生滑动。这用于减少磨损和滑动中所涉及材料的选择自由度。特别地，传感器24具有一定的规格，因为它必须承受焊接过程中的主要温度，因此例如与相对较软的半壳14和16相比它包括相对较硬的材料。

在图9所示的第三实施例中，笔杆由具有两个半部的对开壳体构成，其中握持区在笔杆长度的一部分上滑动。在握持区的一部分(图1中阴影部分)中，笔杆沿其中一个接缝凹入，从而可将对开壳体的两个半部压缩在该部分中。在俯视图中，请参考图1，该凹入部用虚线表示。笔杆和握持区使用挠性材料允许实现可逆变形，该变形用于力的测量。同时，凹入部的形状限制传感器的最大变形，这防止传感器的过载。握持区在远离传感器的方向上发生变形，这样的变形不会阻碍测量过程。

图9示出传感器24如何被安装为好像在一对钳子之间。传感器安装在挠性支架35上，挠性支架35也支持电连接，并位于笔杆18左侧半壳14的凹入部36中。当握持区被压缩时弹性舌状部32将传感器向上推动，弹性舌状部32从笔杆的相对半部(即，半壳)伸出。这些组件是：

24传感器

14笔杆的左侧半壳

22套入式握持区域或套筒

10管(墨水芯)

12墨水

29笔杆左侧半部上的弹性舌状部或叶片

32笔杆右侧半部上的弹性舌状部或叶片

16笔杆的右侧半壳

35挠性支架

倾斜角度

随着变形的增加，斜面的右侧在挠性支架35的下侧下方推动，从而向上推动传感器。这通过握持区的变形来辅助，当从侧面施加压力时，握持区向上和向下隆起，这有助于笔杆的两个半部的重叠运动。舌状部在笔杆的右侧半部上的倾斜的上侧决定笔杆的两个半部的变形转化为传感器运动的程度。

有利的是，弹性舌状部32不在传感器24上滑动，而是在支架35上滑动。

在组装过程中，首先将传感器插入笔杆的左侧半部内，然后再将笔杆的右侧半部设置在左侧半部的顶部上。在握持区上滑动完成组装。

笔杆的两个半部的挠性可以通过凹口来进行调节。

图10中所示的实施例省去了挠性板上的臂，并使用传感器板本身来容纳传感器。对于该设计而言，支架35还必须允许笔杆的两个半壳14和16相对于彼此运动，如图10中所示。为此目的，支架在固定位置19被安装到右侧半部上，同时可以在左侧半部的槽中自由移动。握持区上的压力设计成使两个半部朝向彼此运动，从而在下部接头处的楔形重叠部分导致施加在传感器24的测量销上的垂直力。从而板的单侧固定安装确保任何滑行运动仅发生在笔杆的两个半壳14和16之间，而不发生在测量销和笔杆之间。

在图11中所示的实施例中，支架相对于笔杆运动，这就是为什么设计看起来非常不同的原因。代替笔杆的两个半部之间的间隙，这种设计的灵活性来自于形成两个压力表面的U形沟槽，U形沟槽可克服塑料材料的弹簧刚度而被压缩。在内侧上，两个表面通过两个楔形件37推抵传感器支架35，而传感器24则焊接到传感器支架35的下侧。当压力表面内侧上的楔形齿向下推动传感器时，它们将传感器销推抵笔杆半壳14和16的下侧。

这种设计本身的独特之处在于传感器的安装特别简单。

笔杆的变形转换成测量销在传感器上的运动的程度在此也可以通过角度

来调节。

总之，应当指出的是，本发明包括以下特征，这些特征在其各种实施例中对于实现本发明而言是可能以单独的或以任何组合的方式必不可少的：

推入的套筒22在外部覆盖测量机构。

传感器24的倾斜度或斜面28、30的迎角的变化提供设置测量灵敏度的可能性。

弹性舌状部32限制施加在传感器24上的力。

传感器24被弹性地支撑。它被隐藏在笔杆18的壁中，由此可以使套筒22或握持区20保持低的厚度增加。

笔可以容易地组装。

Claims (8)

1.一种具有笔杆（18）、握持区（20）和带有传感器（24）的测量装置的笔，所述测量装置测量作用在握持区上的力；

其特征在于，在握持区（20）的区域中的覆盖物，所述覆盖物在外部覆盖测量装置；其中，所述测量装置具有传动单元，该传动单元直接或间接地连接到所述传感器（24）并将源自作用在握持区（20）上的力的第一运动传递到传感器（24），并且

所述传动单元通过其所具有的斜面（28、30）将所述第一运动转换成横向于所述第一运动地指向的并由传感器（24）捕获的第二运动，其中斜面相对于所述第一运动的倾斜角（φ）确定传动比；其中，传感器（24）用于确定作用在握持区（20）上的径向力。

2.根据权利要求1所述的笔，其特征在于，所述覆盖物具有套筒的形状，所述套筒至少部分地围绕所述笔杆（18）。

3.根据权利要求1所述的笔，其特征在于，所述传动单元具有用于限制传递到传感器（24）的力的限制装置。

4.根据权利要求3所述的笔，其特征在于，所述限制装置具有弹性舌状部。

5.根据权利要求1所述的笔，其特征在于，传感器（24）响应于由传动单元传递给它的力来克服弹性恢复力而移动。

6.根据权利要求1所述的笔，其特征在于，所述笔杆（18）是所述传动单元的至少一部分。

7.根据权利要求6所述的笔，其特征在于，所述笔杆（18）的外部轮廓响应于作用在所述握持区（20）上的力而抵抗弹性恢复力而进行变形，其中所述传感器（24）响应于所述变形。

8.根据前述权利要求中任一项所述的笔，其特征在于，在所述笔的圆周方向上观察时，所述握持区（20）处于与所述传感器（24）和/或所述传动单元不同的角度范围内。

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