DE102010025633B4 - Device for measuring small and large forces - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung (1) zur Messung einer Kraft (F) mit einem Verformungskörper, dadurch gekennzeichnet, – dass der Verformungskörper aus Silizium ist und aus zwei Siliziumverformungsteilkörpern (2.1 ; 2.2) besteht, welche mit Aussparungen (5) versehen sind, – dass die zwei Siliziumverformungsteilkörper (2.1; 2.2) miteinander fest verbunden sind, – dass eine dünne Siliziummessplatte (4), die vier piezoresistive Widerstände (4.1; 4.2; 4.3; 4.4) enthält, mit dem Verformungskörper (2) fest verbunden ist. – und dass die an den Siliziumverformungsteilkörpern (2.1) und (2.2) angebrachten Aussparungen (5) symmetrisch zur Berührungsfläche der Siliziumverformungsteilkörper (2.1 und 2.2) angeordnet sind.Device (1) for measuring a force (F) with a deformation body, characterized in that - that the deformation body is made of silicon and consists of two silicon deformation parts (2.1; 2.2) which are provided with recesses (5), - that the two silicon deformation parts (2.1; 2.2) are firmly connected to one another, - that a thin silicon measuring plate (4) containing four piezoresistive resistors (4.1; 4.2; 4.3; 4.4) is firmly connected to the deformation body (2). - And in that the cutouts (5) provided on the silicon deformation parts (2.1) and (2.2) are arranged symmetrically to the contact surface of the silicon deformation parts (2.1 and 2.2).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung kleiner und großer Kräfte gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device for measuring small and large forces according to the preamble of claim 1.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Anordnungen zur Kraftmessung bekannt.Various arrangements for force measurement are known from the prior art.

Entsprechend dem Stand der Technik werden metallische Verformungskörper mit aufgeklebten oder gesputterten Dehnungsmessstreifen verwendet. Aufgrund der elastischen Nachwirkungen von metallischen Verformungskörpern und der Dehnungsmessstreifen sind Präzisionskraftmesswandler serienmäßig nicht herstellbar. Ein weiterer Nachteil der aufgeklebten oder gesputterten metallischen Dehnungsmessstreifen besteht darin, dass nur so genannte K-Faktoren von ca. 2 erreicht werden. Daraus folgt, dass nur geringe Messempfindlichkeiten gemessen in mV/V erzielt werden können.According to the state of the art, metallic deformation bodies with glued or sputtered strain gauges are used. Due to the elastic effects of metallic deformation bodies and the strain gages, precision force transducers can not be mass-produced. Another disadvantage of glued or sputtered metallic strain gages is that only so-called K factors of about 2 are achieved. It follows that only small measuring sensitivities measured in mV / V can be achieved.

Die Druckschriften K. W. Bonfig et al: Technische Druck- und Kraftmessung; Expert Verlag, 1998, ISBN 3-8169-0315-0 und Wolfgang Weiler: Handbuch der physikalisch-technischen Kraftmessung, Verlag Vieweg 1992 beschreiben derartige Vorrichtungen im Stand der Technik.The publications K.W. Bonfig et al: technical pressure and force measurement; Expert Verlag, 1998, ISBN 3-8169-0315-0 and Wolfgang Weiler: Handbook of physical-technical force measurement, Verlag Vieweg 1992 describe such devices in the art.

Es ist auch bekannt, Siliziumverformungskörper mit aufgesputterten Dehnungsmessstreifen zu verwenden. Obwohl mit dieser Anordnung sehr geringe elastische Nachwirkungen erreicht werden können, ergeben sich eine Reihe von Nachteilen: Die aufgesputterten Dehnungsmessstreifen weisen mit K = 2 auch eine geringe Messempfindlichkeit auf. Weiterhin sind die Kraftmessbereiche wenig variierbar.It is also known to use silicon strain bodies with sputtered strain gauges. Although very small elastic after-effects can be achieved with this arrangement, there are a number of disadvantages: The sputtered strain gauges have a low measuring sensitivity with K = 2. Furthermore, the force measuring ranges are little variable.

Solche Siliziumverformungskörper sind in der Druckschrift S. Mäuselein et al: Investigations of load cells made of singe-crystalline silicon with sputtered-on strain gauges; IMEKO, 20th TC3 International Conference Merida, Mexiko, 27–30 November 2007 beschrieben.Such silicon deformation bodies are described in the document S. Mäuselein et al .: Investigations of load cells made of singe-crystalline silicon with sputtered-on strain gauges; IMEKO, 20th TC3 International Conference Merida, Mexico, 27-30 November 2007.

Aus DE 10 2007 033 441 A1 ist eine Vorrichtung zur gleichzeitigen Ermittlung von Kräften bekannt, welche eine Anordnung von Parallelfedern mit integrierten piezoresistiven Widerständen enthält, die in Form einer Wheatstoneschen Vollbrücke angeordnet sind. Die Parallelfedern bestehen beispielsweise aus Silizium oder Kieselglas und sind zeilenförmig angeordnet, wobei die Parallelfedern an ihren Enden durch Silizium oder Kieselglasabstandsstücke fest verbunden sind. An den freien Enden der Parallelfedern sind messtechnische Elemente angeordnet und die gegenüberliegenden Enden der Parallelfedern sind an einem Gestell befestigt. Mit dieser Anordnung können kleine Kräfte gut ermittelt werden; zur Messung großer Kräfte ist sie jedoch ungeeignet.Out DE 10 2007 033 441 A1 a device for the simultaneous determination of forces is known, which contains an array of parallel springs with integrated piezoresistive resistors, which are arranged in the form of a Wheatstone full bridge. The parallel springs consist for example of silicon or silica glass and are arranged in a line, the parallel springs are firmly connected at their ends by silicon or silica glass spacers. At the free ends of the parallel springs metrological elements are arranged and the opposite ends of the parallel springs are attached to a frame. With this arrangement, small forces can be well detected; However, it is unsuitable for measuring large forces.

Ferner ist in US 2002/0179985 A1 elastischer Silikon-Dehnungsmessstreifen und ein Verfahren zu seiner Herstellung beschrieben, der ein Dehnungsmesselement und ein das Dehnungsmesselement stützendes elastisches Substrat aufweist. Das Dehnungsmesselement ist aus Monokristall oder polykristallinem Halbleitermaterial gefertigt. Die Messung großer und kleiner Kräfte ist damit nicht möglich. Außerdem ist mit nur einem Silikon-Messelement nur eine Viertelmessbrückenschaltung aufbaubar, welche nur eine geringe Messempfindlichkeite aufweist.Furthermore, in US 2002/0179985 A1 silicone elastic strain gauge and a method of manufacturing the same, comprising a strain gauge and an elastic substrate supporting the strain gauge. The strain gauge is made of monocrystal or polycrystalline semiconductor material. The measurement of large and small forces is therefore not possible. In addition, with only one silicone measuring element only a quarter-bridge circuit can be built up, which has only a low Sensempfindlichkeite.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zur Kraftmessung anzugeben, mit der sowohl kleine als auch große Kräfte gemessen werden können, und mit der die im Stand der Technik angegebenen Nachteile überwunden werden.The invention is based on the object to provide a device for force measurement, with both small and large forces can be measured, and with which the disadvantages indicated in the prior art are overcome.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung gelöst, welche die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.The object is achieved by a device having the features specified in claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Messung von Kräften mit einem Verformungskörper ist eine dünne Siliziummessplatte, die vier piezoresistive Widerstände enthält, mit einem Siliziumverformungskörper, bestehend aus zwei Siliziumverformungsteilkörpern, fest verbunden, wobei die Siliziumverformungsteilkörper ihrerseits miteinander fest verbunden sind. Die Siliziumverformungsteilkörper besitzen Aussparungen, die symmetrisch zu ihrer Berührungsfläche angebracht sind.In the device according to the invention for measuring forces with a deformation body, a thin silicon measuring plate, which contains four piezoresistive resistors, is fixedly connected to a silicon deformation body consisting of two silicon deformation partial bodies, wherein the silicon deformation partial bodies are in turn firmly connected to one another. The silicon deformation partial bodies have recesses which are mounted symmetrically to their contact surface.

Der Vorteil der Verbindung der Siliziumverformungsteilkörper nach der Bearbeitung besteht darin, dass mehrere Siliziumverformungsteilkörper in einem Bearbeitungsgang hergestellt werden können, was eine effektive und kostengünstige Fertigung erlaubt. Weitere entscheidende Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtungen ergeben sich aus dem großen K-Faktor der piezoresistiven Widerstände (K 85) und der somit hohen Messempfindlichkeit gemessen in mV/V. Somit sind sehr genaue Messergebnisse erzielbar.The advantage of joining the silicon deformation partial bodies after machining is that a plurality of silicon deformation partial bodies can be produced in one machining operation, which permits effective and cost-effective production. Further decisive advantages of the devices according to the invention result from the large K-factor of the piezoresistive resistors (K 85) and the thus high measuring sensitivity measured in mV / V. Thus, very accurate measurement results can be achieved.

Die Siliziummessplatte kann kostengünstig unter Ausnutzung moderner Halbleitertechnologien aus Siliziumwafern hergestellt werden.The silicon measuring plate can be inexpensively manufactured using modern semiconductor technologies of silicon wafers.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die beiden Siliziumverformungsteilkörper durch Diffussionsschweißen oder anodisches Bonden verbunden.In an advantageous embodiment, the two silicon partial deformation bodies are connected by diffusion welding or anodic bonding.

Diese herkömmlichen Verbindungstechnologien sind Stand der Technik und prozesssicher mit einer geringen Ausschussquote anwendbar.These conventional connection technologies are state of the art and process reliable with a low reject rate applicable.

Die Siliziummessplatte ist an einem ersten Siliziumverformungsteilkörper angeordnet. The silicon measuring plate is arranged on a first silicon deformation partial body.

Ein zweiter Siliziumverformungsteilkörper, an dem die Siliziummessplatte nicht angeordnet ist, ist an einem Ende fest mit einem Gestell verbunden und am anderen Ende greift an einer Kontaktfläche die zu messende Kraft an.A second silicon deformation partial body, on which the silicon measuring plate is not arranged, is fixedly connected at one end to a frame, and at the other end, the force to be measured acts on a contact surface.

Dadurch werden Kerbspannungen nicht auf die Siliziummessplatte übertragen.As a result, notch stresses are not transferred to the silicon measuring plate.

Da sowohl die Messplatte als auch die Teilverformungskörper aus Silizium bestehen, ergeben sich bei Temperaturänderungen keine mechanischen Störspannungen durch eine unterschiedliche Ausdehnung und die hervorragenden messtechnischen Eigenschaften des Materials Silizium können genutzt werden, was wiederum zu sehr genauen Messergebnissen führt.Since both the measuring plate and the Teilverformungskörper are made of silicon, resulting in temperature changes no mechanical interference due to a different expansion and the excellent metrological properties of the material silicon can be used, which in turn leads to very accurate measurement results.

Besonders vorteilhafterweise sind die piezoresistiven Widerstände über den Aussparungen der Siliziumverformungsteilkörper angeordnet.Particularly advantageously, the piezoresistive resistors are arranged over the recesses of the silicon deformation partial body.

Dadurch, dass die Siliziummessplatte auf beliebig gestaltete Siliziumverformungskörper aufgebracht werden kann, können die Kraftmessbereiche in weiten Grenzen verändert werden, wodurch beispielsweise Kraftmessbereiche von wenigen Gramm bis zu einigen hundert Kilogramm ermöglicht sind.The fact that the silicon measuring plate can be applied to any desired shaped silicon deformation body, the force measuring ranges can be varied within wide limits, which, for example, force ranges from a few grams to several hundred kilograms are possible.

Eine hohe Messempfindlichkeit und die weitere Eliminierung von Fehlereinflüssen gelingen dadurch, dass in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform die piezoresistiven Widerstände zu einer Wheatstoneschen Messbrücke verschaltet sind.A high measuring sensitivity and the further elimination of error influences succeed in that, in a particularly advantageous embodiment, the piezoresistive resistors are connected to form a Wheatstone measuring bridge.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.

Darin zeigen:Show:

1 eine perspektivische Darstellung der Vorrichtung, 1 a perspective view of the device,

2 eine perspektivische Darstellung eines ersten Siliziumverformungsteilkörpers, 2 a perspective view of a first Siliziumverformung part body,

3 eine perspektivische Darstellung eines zweiten Siliziumverformungsteilkörpers, 3 a perspective view of a second silicon deformation part body,

4 eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsvariante der Vorrichtung und 4 a perspective view of an embodiment of the device and

5 eine perspektivische Darstellung einer Siliziummessplatte mit piezoresistiven Widerständen. 5 a perspective view of a silicon plate with piezoresistive resistors.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals.

1 zeigt die Gesamtanordnung einer als Kraftmesseinrichtung ausgebildeten erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Ein Siliziumverformungskörper 2 besteht aus den Siliziumverformungsteilkörpern 2.1 und 2.2. Die Siliziumverformungsteilkörper 2.1 und 2.2 besitzen Ausarbeitungen, so dass Aussparungen 5 entstehen. Die Aussparungen 5 sind derart ausgebildet, dass eine Materialstärke der Siliziumverformungsteilkörper 2.1 und 2.2 im Bereich der Aussparungen 5 im Vergleich zur Materialstärke im übrigen Siliziumverformungsteilkörper 2.1 und 2.2 verringert ist. Die an den Siliziumverformungsteilkörper 2.1 und 2.2 angebrachten Aussparungen 5 sind symmetrisch zur Berührungsfläche der Siliziumverformungsteilkörper 2.1 und 2.2 angeordnet. Vorteilhafterweise weisen die Aussparungen 5 jeweils zwei Endbereiche 5.1 auf, zwischen denen sich ein Zwischenbereich 5.2 geringerer Tiefe befindet. 1 shows the overall arrangement of a device according to the invention designed as a force measuring device 1 , A silicon deformation body 2 consists of the silicon deformation partial bodies 2.1 and 2.2 , The silicon deformation partial body 2.1 and 2.2 own elaborations, so that recesses 5 arise. The recesses 5 are formed such that a material thickness of the silicon deformation partial body 2.1 and 2.2 in the area of the recesses 5 in comparison to the material thickness in the rest of the silicon deformation partial body 2.1 and 2.2 is reduced. The to the silicon deformation part body 2.1 and 2.2 attached recesses 5 are symmetrical to the contact surface of the silicon deformation partial body 2.1 and 2.2 arranged. Advantageously, the recesses 5 two end areas each 5.1 on, between which there is an intermediate area 5.2 lower depth.

In der 1 sind die Aussparungen 5 als rechteckige Ausarbeitungen in den Siliziumverformungsteilkörper 2.1 und 2.2 dargestellt, aber die Aussparungen 5 können beispielsweise auch als runde Ausarbeitungen realisiert werden.In the 1 are the recesses 5 as rectangular elaborations in the silicon deformation part body 2.1 and 2.2 shown, but the recesses 5 For example, they can also be realized as round elaborations.

Eine Siliziummessplatte 4 mit den integrierten piezoresistiven Widerständen 4.1; 4.2; 4.3 und 4.4 ist fest mit dem Siliziumverformungsteilkörper 2.1 verbunden, wobei die piezoresistiven Widerstände 4.1; 4.2; 4.3 und 4.4 direkt über den Aussparungen 5 angeordnet sind. Da die piezoresistiven Widerstände 4.1 und 4.2 ein umgekehrtes Spannungsvorzeichen gegenüber den piezoresistiven Widerständen 4.3 und 4.4 aufweisen und somit unterschiedlich auf Dehnung und Stauchung beansprucht werden, lässt sich eine Wheatstonesche Vollbrücke leicht realisieren.A silicon measuring plate 4 with the integrated piezoresistive resistors 4.1 ; 4.2 ; 4.3 and 4.4 is fixed to the silicon deformation partial body 2.1 connected, with the piezoresistive resistors 4.1 ; 4.2 ; 4.3 and 4.4 directly above the recesses 5 are arranged. Because the piezoresistive resistors 4.1 and 4.2 an inverse voltage sign compared to the piezoresistive resistors 4.3 and 4.4 and thus be claimed differently on elongation and compression, a Wheatstone full bridge can be easily realized.

Die Siliziumverformungsteilkörper 2.1 und 2.2 werden nach der Herstellung derart übereinander angeordnet, dass die Ausarbeitungen in den Siliziumverformungsteilkörpern 2.1 und 2.2 einander zugewandt sind und die Aussparung 5 der Siliziumverformungsteilkörper 2.1 und 2.2 nach außen weisen. Die Siliziumverformungsteilkörper 2.1 und 2.2 sind fest miteinander verbunden, beispielsweise mittels Diffussionsschweißen oder anodischem Bonden. Der Siliziumverformungsteilkörper 2.2 ist an einem Ende fest mit dem Gestell 3 verbunden. Die Messkraft F greift an der dem Gestell 3 abgewandten Seite des Siliziumverformungsteilkörpers 2.2 an der Kontaktfläche 6 an.The silicon deformation partial body 2.1 and 2.2 are arranged one above the other after production such that the elaborations in the silicon deformation partial bodies 2.1 and 2.2 facing each other and the recess 5 the silicon deformation partial body 2.1 and 2.2 to the outside. The silicon deformation partial body 2.1 and 2.2 are firmly connected to each other, for example by means of diffusion welding or anodic bonding. The silicon deformation partial body 2.2 is fixed to the frame at one end 3 connected. The measuring force F engages the frame 3 opposite side of the silicon deformation part body 2.2 at the contact surface 6 at.

2 zeigt eine perspektivische Darstellung des Siliziumverformungsteilkörpers 2.2 mit den Aussparungen 5. 2 shows a perspective view of the silicon deformation part body 2.2 with the recesses 5 ,

3 zeigt eine perspektivische Darstellung des Siliziumverformungsteilkörpers 2.1 mit den Aussparungen 5. 3 shows a perspective view of the silicon deformation part body 2.1 with the recesses 5 ,

In den 2 und 3 ist veranschaulicht, dass die Ausarbeitungen, durch welche die Aussparungen 5 in den Siliziumverformungsteilkörpern 2.1 und 2.2 gebildet sind, vorzugsweise symmetrisch hergestellt sind. Somit können vorteilhafterweise mehrere Siliziumverformungsteilkörper 2.1 und 2.2 gemeinsam bearbeitet und hergestellt werden.In the 2 and 3 illustrates that the elaborations through which the recesses 5 in the silicon deformation partial bodies 2.1 and 2.2 are formed, preferably made symmetrical. Thus, advantageously, a plurality of silicon deformation partial body 2.1 and 2.2 be edited and produced together.

4 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsvariante der Vorrichtung 1 zur Gestaltung der Siliziumverformungsteilkörper 2.1 und 2.2. Im Unterschied zu den vorherigen Figuren ist nur eine Aussparung 5 über den gesamten Biegebereich der Siliziumverformungsteilkörper 2.1 und 2.2 angeordnet. 4 shows a perspective view of an embodiment of the device 1 for the design of the silicon deformation partial body 2.1 and 2.2 , In contrast to the previous figures is only a recess 5 over the entire bending range of the silicon deformation part body 2.1 and 2.2 arranged.

5 zeigt eine perspektivische Darstellung der Siliziummessplatte 4. Die Siliziummessplatte 4 mit den integrierten piezoresistiven Widerständen 4.1; 4.2; 4.3 und 4.4 wird nach der Dotierung aus nicht dargestellten Wafern herausgeschnitten. Somit ist eine Höhe h der Siliziummessplatte 4 gleich der Waferdicke. Vorteilhafterweise können mehrere Siliziummessplatten 4 aus einem Wafer herausgeschnitten werden. 5 shows a perspective view of the silicon measuring plate 4 , The silicon measuring plate 4 with the integrated piezoresistive resistors 4.1 ; 4.2 ; 4.3 and 4.4 is cut out of unrepresented wafers after doping. Thus, a height h of the silicon measuring plate 4 equal to the wafer thickness. Advantageously, multiple silicon plates 4 be cut out of a wafer.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Vorrichtungcontraption
22
SiliziumverformungskörperSilicon deformation body
2.12.1
erster Siliziumverformungsteilkörperfirst silicon deformation partial body
2.22.2
zweiter Siliziumverformungsteilkörpersecond silicon deformation partial body
33
Gestellframe
44
SiliziummessplatteSilicon measuring plate
4.1 ... 4.44.1 ... 4.4
piezoresistive Widerständepiezoresistive resistors
55
Aussparungrecess
5.15.1
Endbereich der AussparungEnd portion of the recess
5.25.2
Zwischenbereich der AussparungIntermediate area of the recess
66
Kontaktflächecontact area
FF
Kraftforce
hH
Höheheight

Claims (5)

Vorrichtung (1) zur Messung einer Kraft (F) mit einem Verformungskörper, dadurch gekennzeichnet, – dass der Verformungskörper aus Silizium ist und aus zwei Siliziumverformungsteilkörpern (2.1 ; 2.2) besteht, welche mit Aussparungen (5) versehen sind, – dass die zwei Siliziumverformungsteilkörper (2.1; 2.2) miteinander fest verbunden sind, – dass eine dünne Siliziummessplatte (4), die vier piezoresistive Widerstände (4.1; 4.2; 4.3; 4.4) enthält, mit dem Verformungskörper (2) fest verbunden ist. – und dass die an den Siliziumverformungsteilkörpern (2.1) und (2.2) angebrachten Aussparungen (5) symmetrisch zur Berührungsfläche der Siliziumverformungsteilkörper (2.1 und 2.2) angeordnet sind.Contraption ( 1 ) for measuring a force (F) having a deformation body, characterized in that - the deformation body is made of silicon and consists of two silicon deformation partial bodies ( 2.1 ; 2.2 ), which with recesses ( 5 ), that the two silicon deformation partial bodies ( 2.1 ; 2.2 ) are firmly connected to each other, that a thin silicon measuring plate ( 4 ), the four piezoresistive resistors ( 4.1 ; 4.2 ; 4.3 ; 4.4 ), with the deformation body ( 2 ) is firmly connected. - And that on the silicon deformation partial bodies ( 2.1 ) and ( 2.2 ) recesses ( 5 ) symmetrical to the contact surface of the silicon deformation part body ( 2.1 and 2.2 ) are arranged. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungen (5) jeweils zwei Endbereiche (5.1) aufweisen, zwischen denen sich ein Zwischenbereich (5.2) geringerer Tiefe befindet.Contraption ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the recesses ( 5 ) each two end regions ( 5.1 ), between which an intermediate region ( 5.2 ) of lesser depth. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die SilIiziumverformungsteilkörper (2.1 und 2.2) durch Diffussionsschweißen oder anodisches Bonden verbunden sind.Contraption ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the silicone deformation partial bodies ( 2.1 and 2.2 ) are connected by diffusion welding or anodic bonding. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Siliziummessplatte (4) an einem ersten Siliziumverformungsteilkörper (2.1) angeordnet ist und ein zweiter Siliziumverformungsteilkörper (2.2) an einem Ende fest mit einem Gestell (3) verbunden ist und am anderen Ende an einer Kontaktfläche (6) die Kraft (F) angreift.Contraption ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the silicon measuring plate ( 4 ) on a first silicon deformation partial body ( 2.1 ) and a second silicon deformation partial body ( 2.2 ) at one end fixed with a frame ( 3 ) and at the other end at a contact surface ( 6 ) the force (F) attacks. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die piezoresistiven Widerstände (4.1, 4.2, 4.3 und 4.4) über den Endbereichen (5.1) der Aussparungen (5) angeordnet sind.Contraption ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the piezoresistive resistors ( 4.1 . 4.2 . 4.3 and 4.4 ) over the end regions ( 5.1 ) of the recesses ( 5 ) are arranged.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020179985A1 (en) * 1998-07-28 2002-12-05 Boggs Bradley J. Flexible silicon strain gage
DE102007033441A1 (en) * 2007-07-18 2009-01-22 SIOS Meßtechnik GmbH Device for the simultaneous measurement of forces

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020179985A1 (en) * 1998-07-28 2002-12-05 Boggs Bradley J. Flexible silicon strain gage
DE102007033441A1 (en) * 2007-07-18 2009-01-22 SIOS Meßtechnik GmbH Device for the simultaneous measurement of forces

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