JP2017211377A - 力覚センサ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1の部品と第2の部品とを含む力覚センサ1に関し、第1の部品と第2の部品との間に、少なくとも1つの第1のピエゾ抵抗性抵抗体401および少なくとも1つの第2のピエゾ抵抗性抵抗体402が設けられており、物体によって力覚センサに軸方向の圧力負荷がかかる場合、少なくとも第1のピエゾ抵抗性抵抗体401には軸方向の圧力負荷から生じる力によって負荷がかかるように、かつ、第2のピエゾ抵抗性抵抗体402には負荷がかからないままであるように、前記力覚センサは形成されている。
【選択図】図1
Description
2 縦長の物体
3 ワッシャ
4 測定システム
5 評価エレクトロニクス
6 エネルギー貯蔵器
10 第1の部品
20 第2の部品
30 内室
31 通路
32 ライン開口部
50 開口部
51 中心点
52 導体
53 導体
54 導体
55 導体
107 負荷がかかるピエゾ抵抗性抵抗体
108 負荷がかからないピエゾ抵抗性抵抗体
201 突出領域
202 第2の領域
211 第1の支持領域
212 第2の支持領域
221 薄くなったバネ領域
222 薄くなったバネ領域
231 背向する縁部
401 ピエゾ抵抗性抵抗体
402 ピエゾ抵抗性抵抗体
403 ピエゾ抵抗性抵抗体
404 ピエゾ抵抗性抵抗体
405 ピエゾ抵抗性抵抗体
406 ピエゾ抵抗性抵抗体
407 ピエゾ抵抗性抵抗体
408 ピエゾ抵抗性抵抗体
411 接触部
412 接触部
413 接触部
414 接触部
421 接触部
422 接触部
423 接触部
424 接触部
431 接触部
432 接触部
433 接触部
434 接触部
441 抵抗体のペア
442 抵抗体のペア
443 抵抗体のペア
444 抵抗体のペア
500 導体ループ
501 規定された長さ
502 導体ループ
503 ピエゾ抵抗性導体
504 導体ループ
Ax 軸方向
Fres 結果的に生じる力
KB 通路幅
KH 通路高さ
LB 内法の幅
LH 内法の長さ
Ra 半径方向
Claims (27)
- 第1の部品(10)と第2の部品(20)とを含む力覚センサ(1)であって、
前記第1の部品(10)と前記第2の部品(20)との間に、少なくとも1つの第1のピエゾ抵抗性抵抗体(401)および少なくとも1つの第2のピエゾ抵抗性抵抗体(402)が設けられており、
物体(2)によって前記力覚センサ(1)に軸方向の圧力負荷がかかる場合、少なくとも前記第1のピエゾ抵抗性抵抗体(401)に軸方向の圧力負荷から生じる力(Fres)によって負荷がかかるように、かつ
前記力覚センサ(1)に前記軸方向の圧力負荷がかかる場合、前記第2のピエゾ抵抗性抵抗体(402)には負荷がかからないままであるように、前記力覚センサ(1)は形成されている、力覚センサ(1)。 - 前記第1の部品(10)および前記第2の部品(20)は、協働して密に閉鎖された内室(30)を画成するように形成されかつ設けられていることを特徴とする請求項1に記載の力覚センサ(1)。
- 当該力覚センサ(1)は、軸方向(Ax)に延伸する前記物体(2)を収容するように、開口部(50)をもって形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の力覚センサ(1)。
- 少なくとも1つの第3のピエゾ抵抗性抵抗体と第4のピエゾ抵抗性抵抗体とを有し、前記力覚センサ(1)に前記軸方向の圧力負荷がかかる場合、前記第3のピエゾ抵抗性抵抗体(403)には前記軸方向の圧力負荷から生じる力(Fres)によって負荷がかかり、前記第4のピエゾ抵抗性抵抗体(404)には負荷がかからないままであるように、前記力覚センサ(1)は形成されている、請求項1に記載の力覚センサ(1)。
- 少なくとも1つの第5から第8のピエゾ抵抗性抵抗体を有し、前記力覚センサ(1)に前記軸方向の圧力負荷がかかる場合、第5および第7のピエゾ抵抗性抵抗体(405、407)には前記軸方向の圧力負荷から生じる力(Fres)によってそれぞれ負荷がかかり、第6および第8のピエゾ抵抗性抵抗体(406、408)には負荷がかからないままであるように、前記力覚センサ(1)は形成されている、請求項4に記載の力覚センサ(1)。
- 前記負荷がかかるピエゾ抵抗性抵抗体(401、403、405、407)および前記負荷がかからないピエゾ抵抗性抵抗体は、前記第1の部品(10)と前記第2の部品(20)との間の内室(30)において、軸方向(Ax)に延伸する前記物体(2)を収容する開口部(50)の中心点(51)の周囲にそれぞれ同心状に設けられている、請求項4または5に記載の力覚センサ(1)。
- 前記負荷がかかるピエゾ抵抗性抵抗体および前記負荷がかからないピエゾ抵抗性抵抗体はそれぞれ、互いに離間されているおよび/または前記中心点(51)から離間されていることを特徴とする請求項6に記載の力覚センサ(1)。
- 前記負荷がかかるピエゾ抵抗性抵抗体および前記負荷がかからないピエゾ抵抗性抵抗体はそれぞれ、均等に離間されていることを特徴とする請求項7に記載の力覚センサ(1)。
- 前記ピエゾ抵抗性抵抗体(401〜408)は、抵抗体のペア(441〜444)を形成し、前記抵抗体のペア(441〜444)はそれぞれ、前記負荷がかかるピエゾ抵抗性抵抗体(401、403、405、407)を1つと、前記負荷がかからないピエゾ抵抗性抵抗体(402、404、406、408)を1つ含んでいる、請求項3から6のいずれか1項に記載の力覚センサ(1)。
- 前記負荷がかかるピエゾ抵抗性抵抗体(401、403、405、407)は、前記負荷がかからないピエゾ抵抗性抵抗体(402、404、406、406)がある半径とは異なる半径上にある、請求項3から6のいずれか1項に記載の力覚センサ(1)。
- 前記第2の部品(20)は、少なくとも1つの突出領域(201)と第2の領域(202)とを備え、前記突出領域(201)は、前記第1の部品(10)を臨むおよび/または前記第1の部品(10)とは反対側を臨む面が第2の領域(202)に対して軸方向(Ax)に突出しており、前記力覚センサに前記軸方向の圧力負荷がかかる場合、前記軸方向の圧力負荷から生じる力(Fres)を1つまたは複数の前記負荷がかかるピエゾ抵抗性抵抗体(401、403、405、407)にのみ導入する、請求項1から10のいずれか1項に記載の力覚センサ(1)。
- 前記抵抗体のペア(441〜444)は、同心状に互いに離間されているおよび/または軸方向(Ax)に延伸する前記物体(2)を収容する開口部(50)の中心点(51)から離間されて前記中心点(51)の周囲に設けられている、請求項9に記載の力覚センサ(1)。
- 前記抵抗体のペア(441〜444)は、同心状に均等に互いに離間されているおよび/または前記中心点(51)から離間されて前記中心点(51)の周囲に設けられている、請求項12に記載の力覚センサ(1)。
- 前記抵抗体のペア(441〜444)は、第1から第3の接触部(411〜414、421〜424、431〜434)をそれぞれ1つずつ備え、第1の接触部(411〜414)は、前記負荷がかかるピエゾ抵抗性抵抗体(401、403、405、407)と導電的に接続されており、前記負荷がかかるピエゾ抵抗性抵抗体は、付加的に第2の接触部(421〜424)と導電的に接続されており、前記第2の接触部(421〜424)は、付加的に、前記負荷がかからないピエゾ抵抗性抵抗体(402、404、406、408)と導電的に接合されており、前記負荷がかからないピエゾ抵抗性抵抗体(402、404、406、408)は、付加的に、第3の接触部(431〜434)と導電的に接合されているので、前記抵抗体のペア(441〜444)はそれぞれ、1つの直列接続を備える、請求項9に記載の力覚センサ(1)。
- 前記力覚センサ(1)は、前記抵抗体のペア(441〜444)を少なくとも2つ含み、前記抵抗体のペアは、同様にまたは同一に形成されている、請求項9または12から14までのいずれか1項に記載の力覚センサ(1)。
- 前記ピエゾ抵抗性抵抗体(401〜408)は、マンガニンまたはゼラニンのようなピエゾ抵抗性合金から成る、請求項1から15のいずれか1項に記載の力覚センサ(1)。
- 前記ピエゾ抵抗性抵抗体は、薄膜技術および/またはフィルム技術により製造されている、請求項1から16のいずれか1項に記載の力覚センサ(1)。
- 前記第2の部品(20)は、その外周部(211)で前記第1の部品(10)と連結されている、請求項1から17のいずれか1項に記載の力覚センサ(1)。
- 前記第2の部品(20)は、肉薄化された第1および第2のバネ領域(221、222)を備え、前記突出領域(201)は、半径方向において前記第1のバネ領域(221)と前記第2のバネ領域(222)との間に設けられている、請求項11に記載の力覚センサ(1)。
- 前記負荷がかからないピエゾ抵抗性抵抗体(402、404、406、408)と前記第2の部品(20)の前記第2の領域(202)との間の内室(30)は、内法の高さ(LH)が0.2mmから3mmで、内法の幅(LB)が少なくとも0.2mmから3mmである、請求項11または19に記載の力覚センサ(1)。
- 前記第1の部品(10)は、周回する縁面にライン開口部(32)を備え、接続ライン(52〜54)は、前記ライン開口部(32)を通って前記内室(30)に通される、請求項20に記載の力覚センサ(1)。
- 前記内室(30)は、前記第1の部品(10)に通路(31)を有し、前記通路(31)は、前記第1の部品(10)の外側の領域において、少なくとも部分的に周回し、前記接続ライン(52〜54)は、少なくとも部分的に前記通路(31)内に敷設されている、請求項21に記載の力覚センサ(1)。
- 前記通路(31)は、完全に周回し、0.2mmから3mmの間の通路幅(KB)および通路高さ(KH)を有している、請求項22に記載の力覚センサ(1)。
- 前記内室(30)は、少なくとも部分的にポリマーにより充填されている、請求項2、6、または20から23までのいずれか1項に記載の力覚センサ(1)。
- 請求項1から24のいずれか1項に記載の力覚センサ(1)と評価エレクトロニクス(5)とを含む測定システム(4)であって、
前記評価エレクトロニクス(5)は、前記力覚センサ(1)の測定信号を評価し、かつ評価を作成することに適しており、
前記評価エレクトロニクス(5)は、さらに、前記評価を含むメッセージを、たとえばネットワークインフラストラクチャおよび/またはメッセージバスを用いてメッセージ受信器に送信することに適している、測定システム(4)。 - さらにエネルギー貯蔵器(6)を有し、前記評価エレクトロニクス(5)は、前記エネルギー貯蔵器(6)内に貯蔵されたエネルギーによって自立して運転することができる、請求項25に記載の測定システム(4)。
- さらにエネルギー貯蔵器(6)を有し、前記評価エレクトロニクス(5)は、たとえばソーラーセルや風力発電機からの、またはエナジーハーベスティングによる利用可能なエネルギーにより、前記エネルギー貯蔵器(6)を充電することに適している、請求項25に記載の測定システム(4)。
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