JP2020522295A - ペン - Google Patents

Abstract

本発明は、軸と、把持区域と、センサを有する測定装置とを備えたペンであって、測定装置は、把持区域に作用する力を測定する、ペンに関する。本発明によれば、把持区域の領域にカバーが設けられており、このカバーは、この測定装置を外面で覆っている。

Description

本発明は、軸と、把持区域と、センサを有する測定装置とを備えたペンであって、前記測定装置は、把持区域に作用する力を測定する、ペンに関する。

上述した形式のペンは、例えば、欧州特許出願公開第２１８２４２３号明細書により公知である。公知のペンでは、半径方向圧力を測定するための圧力センサが、把持区域に配置されている。そこでは、見た目が好ましくないだけでなく、手触りに関しても不都合な衝撃が与えられる。同じことは、国際公開第２００７／００３４１７号による流体搬送螺線の形態で構成された圧力センサにも当てはまる。

本発明の根底を成す目的は、上述した形式のペンをさらに改良して、センサを有する測定装置が、視覚および触覚の両方に関して好ましくない影響をもはや与えないようにすることである。

本発明によれば、この目的は、把持区域の領域におけるカバーであって、測定装置を外面で覆っているカバーにより達成される。

このカバーにより、特に把持区域におけるペンの視覚的外観は、センサを有する測定装置の構成とは無関係に選択することができる。本発明によれば、触覚は、測定装置によってではなくカバーによって決まるので、同様のことが触覚に関しても当てはまる。

好適には、カバーは、ペンの軸を少なくとも部分的に取り囲むスリーブの形態である。この構成は、製造が簡単であるという点で特に有利である。

本発明によれば、測定装置は、さらに好適には、把持区域に作用する力に起因する第１の運動をセンサに伝達するギアユニットを有している。

換言すると、この構成によれば、把持区域に作用する力は、センサに直接伝達されるのではなく、むしろギアユニットが間に挿入されていて、これによりそれぞれの状況に応じてセンサに作用する力の方向と大きさを適切に設定することができる。さらに、これによりセンサを、把持区域が厚くなり過ぎないように、厚さが殆ど増大しない位置に配置することができる。

これに関連して、本発明によれば、好適にはさらに、ギアユニットは、第１の運動を、この第１の運動に対して横方向に向けられた第２の運動へと変換し、この第２の運動は、斜面を介してセンサによって捕捉され、斜面の迎え角（φ）によってギア比が決定される。

これにより、斜面の迎え角を適切に選択することにより測定感度を設定する可能性が提供される。

本発明の特に好適な実施形態によれば、ギアユニットは、センサへと伝達される力を制限する手段を有している。

このような構成により、センサには過剰な力がかけられず、これによりセンサは損傷から保護されることが保証される。特に、センサはピーク負荷から保護される。

本発明によれば、制限装置はさらに好適には、弾性的な舌片を有している。これは特に単純な手段を構成する。

本発明によれば、さらにセンサを保護するために、センサは、ギアユニットによってこのセンサに伝達された力に応答して、弾性復元力に対抗して退避することができるようになっていてもよい。

本発明の特に好適な実施形態によれば、軸は少なくとも部分的に、ギアユニットの一部である。

換言すると、軸には付加的な機能が与えられており、すなわち軸は（少なくとも部分的に）、把持区域に作用する力をセンサに伝達するために働く。こうすることにより、部品数を少なく維持することができる。

例えば、軸の外輪郭は、把持区域に作用する力に応答して、弾性復元力に対抗して調節され、センサはこの調節に応答するようになっていてもよい。

換言すると、この構成では、軸は、把持区域に作用する力によって変形され、この変形がセンサに作用する。

最後に、本発明によれば、さらに特に好適には、把持区域は、ペンの周方向で見て、センサおよび／またはギアユニットとは異なる角度範囲にある。

したがって、特に簡単に、把持区域に作用する力が所定の運動に変換され、この運動はギアユニットによって、センサに作用する力に変換される。

以下に、本発明を、添付の図面を参照しながら有利な例示的な実施形態によって、より詳しく説明する。

本発明によるペンの例示的な実施形態を示す概略的な側面図である。 図１のペンの概略的な横断面図である。 図２の概略的な拡大部分図である。 スリーブなしで示す、図２および図３の概略的な拡大平面図である。 異なる実施形態を示す図２に相当する図である。 異なる実施形態を示す図３に相当する図である。 異なる実施形態を示す図４に相当する図である。 図４〜図７の実施形態の正中面近傍の概略的な断面図である。 第３の例示的な実施形態を示す図２と同様の図である。 第４の例示的な実施形態を示す図２と同様の図である。 第５の例示的な実施形態を示す図２と同様の図である。

図１〜図４の本発明によるペンの例示的な実施形態は、インク充填物１２を含むレフィルチューブ１０と、把持区域２０を含む２つの半シェル１４および１６を有した軸１８と、把持区域２０の領域で軸１８を覆うスリーブ２２と、を含む。

把持区域２０に作用する半径方向の力を測定するために、力センサ２４が使用される。

スリーブ２２は、その長さの一部にわたって、軸１８に押し付けられている。把持区域２０の領域では、軸１８は、２つの半シェル１４，１６が、この領域で一緒に押され得るように、接合線の１つに沿って切り欠かれている。図１では、この切欠が、参照符号２６によって点線で示されている。

軸１８とスリーブ２２とは、いずれも、弾性変形可能な材料で作られているため、弾性変形が可能であり、この弾性変形は力測定のために使用される。

以下でさらに説明するように、把持区域２０と軸１８とを支持するスリーブ２２の変形は、力センサ２４から離れる方向で行われるので、このような変形は、測定プロセスに影響を与えない。ペンの周方向で見た場合、一方では把持区域２０、他方ではセンサ２４は、異なる角度範囲に位置している。これらは、約９０°の角度だけ離されている。

センサ２４は、半径方向に対して傾けられている。傾きの角度φを設定することにより、感度、すなわち、把持区域におけるスリーブ２２の変形の結果としてセンサ２４に加えられる圧力の程度を決定することができる。

この目的で、センサ２４は、半シェル１４の舌片２９の斜面２８に取り付けられている。半シェル１６の弾性的な舌片３２には、対応する斜面３０が取り付けられている。

図３を参照すると、切欠２６は、幅Ｂを有しており、弾性的な舌片３２は、把持区域２０に対して圧力がかかっていない場合には、半シェル１４から距離Ａを置いて位置している。距離Ａは、弾性的な舌片３２が半シェル１４に当接する前の最大の可能な変形を決定する。２つの寸法ＡおよびＢのうちの小さい方が、センサ２４への最大負荷を決定する。有利には、距離Ａが幅Ｂよりも小さい。既に上述したように、センサ２４の傾き、すなわち角度φは、軸１８の変形がセンサ２４に力を加える程度である。負荷がかけられている場合にセンサ２４を押す両舌片２９および弾性的な舌片３２は、撓み部材として設計されているので、それらの変形は付加的に、特に、弾性的な舌片３２とスリーブ２２との間の距離Ｃがゼロでない限りは、センサ２４に作用する負荷を制限することができる。このことは、把持区域２０、すなわち図２の両側を形成する把持区域２０に対して軸方向の圧力がかけられた場合に、上下に膨らむスリーブ２２の変形により促進される。

軸１８の、舌片２９および３２を有する２つの半シェル１４，１６は、把持区域２０に作用する力をセンサ２４に伝達するギアユニットを形成する。

上述した要素に加えて付加的に、図４には、センサ２４を評価電子機器（図示せず）に接続する撓みエレメント４０が示されている。この電子機器によって、センサ２４から放出される信号を評価することができる。

ペンの組み立ては以下のように行われる：最初に、センサ２４が、半シェル１４の斜面２８に接着される。次いで、半シェル１６が取り付けられる。スリーブ２２を押し込むことにより、構造が完成する。

図５〜図８による例示的な実施形態は、特にセンサ２４が傾いていない点で、上述した例示的な実施形態とは異なっている。その代わりに、弾性的な舌片３２とセンサとの間に舌片４２が設けられている。これは、横スロット４６，４８によるフレキシブルな設計を有している（図８参照）。センサ２４は、剛性的なベース４４によって支持されている。センサは、撓みエレメント４０上に位置している。この例示的な実施形態では、斜面２８は、フレキシブルな舌片４２上に形成されている。

特に図５および図６では、この例示的な実施形態では、鉗子の形態でのセンサ２４の取付けが示されている。剛性的なベース４４はセンサ２４を保持していて、フレキシブルな舌片４２は、把持区域２０でスリーブ２２が圧縮されるとき、弾性的な舌片３２が、斜面３０および２８によってフレキシブルな舌片４２を図５および図６で見て下方に押した場合に、センサ２４を押す。

弾性的な舌片３２の底面（図示せず）は、センサ２４の測定ピンが、過剰に深くまで押される前は、センサ２４に対して剛性であるように構成されている。半シェル１６が半シェル１４上に押しつけられる斜面３０の角度によって、力を測定する際のギア比を設定することができる。変形が増大するにつれ、斜面３０は、斜面２８を押し、これによりセンサ２４を押す。このことは、把持区域２０に軸方向の圧力がかけられる際に上下に膨らむスリーブ２２の変形により促進される。

図７および図８には、横スロット４６，４８が示されており、この横スロット４６，４８により、フレキシブルな舌片４２の剛性が減じられる。

図８にはストリップ５０，５２が示されていて、これらのストリップは、過負荷時に、センサ２４のハウジング内の圧力を解放するので、センサ２４の測定ピンの押込み深さを所定の範囲に制限する。

図２〜図４の例示的な実施形態とは異なり、図５〜図８によれば、スライド運動はセンサ２４上で生じるのではなく、むしろ斜面２８を有した舌片４２と、斜面３０を有した舌片３２との間でだけ生じる。これにより、摩耗および亀裂が減じられ、スライドに関連する材料の選択の自由が提供される。特にセンサ２４は、はんだ付け中に生じる温度に耐えなければならず、したがって、例えば比較的柔らかい半シェル１４，１６とは異なり、比較的硬い材料を含むので、特定の仕様に従っている。

図９に示した第３の実施形態では、ペンの軸は、２つの半部を有する分割ケースから成っており、グリップ領域は、軸の長さの一部にわたってスライドされる。グリップ領域の部分（図１の陰で示した部分）では、軸は、継ぎ目の１つに沿って切り欠かれており、これにより分割ケースの２つの半部はこの部分で圧縮可能である。平面図で見て切欠は、点線で示されている（図１参照）。軸およびグリップ領域のためにフレキシブルな材料を使用することにより、力測定のために利用される可逆的な変形が可能になる。同時に、切欠の形状は、センサの最大変形を制限し、これはセンサの過負荷を阻止する。グリップ領域の変形は、力センサから離れる方向で行われるので、このような変形は、測定プロセスを妨げることはできない。

図９には、鉗子の対の間であるかのように、センサ２４が取り付けられる方法が示されている。センサは、電気的な接続部も支持するフレキシブルな支持体３５上に取り付けられていて、軸１８の左半部１４に設けられた切欠３６内に装着されている。グリップ区域が圧縮された場合にセンサを上方に押す弾性的な舌片３２は、軸の対向半部から突出している。構成部品は、
２４ 力センサ
１４ 軸の左半部
２２ スリップオングリップ領域またはスリーブ
１０ チューブ（インクカートリッジ）
１２ インク
２９ 軸の左半部における弾性的な舌片またはブレード
３２ 軸の右半部における弾性的な舌片またはブレード
１６ 軸の右半部
３５ フレキシブルな支持体
φ 傾きの角度

変形が増大するにつれ、斜面の右側は、フレキシブルな支持体３５の下面を下方に押し、これによりセンサを上に向かって押す。このことは、軸の２つの半部のオーバラップする動きを促進する圧力が側方から加えられた場合に上下に膨らむグリップ領域の変形により支援される。軸の右半部における舌片の傾斜した上面は、軸の半部の変形がセンサの動きへと変換される程度を決定する。

好適には、弾性的な舌片３２は、力センサ２４上ではスライドせずに、支持体３５上でスライドする。

組み立ての際には、軸の右半部が左半部の上部に装着される前に、最初にセンサが、軸の左半部内に挿入される。グリップ領域を押し込むことにより、組み立てが完成する。

軸の半部のフレキシブル性は、ノッチによって調節することができる。

図１０に示した実施形態は、フレキシブルなプレート上のアームを使用せず、力センサを収容するためにセンサプレート自体を使用する。この設計のためには、図１０に示したように、支持体３５も、軸の２つの半部１４および１６を互いに動かすことができるようにしなければならない。この目的のために、支持体は、右半部に対しては固定位置１９で取り付けられ、左半部ではスロット内で動けるように自由でなければならない。グリップ上の圧力は、２つの半部を互いに向かって動かすように設計されており、これにより、下方の接合部における楔状のオーバラップが、センサ２４の測定ピンに加えられる鉛直方向の力となる。これによりプレートの片側で固定された取付けにより、滑り運動は、軸の２つの半部１４および１６の間でのみ発生し、測定ピンと軸との間では生じないことが保証される。

図１１に示した実施形態では、支持体は軸に対して相対的に動くので、設計が極めて異なって見える。軸の２つの半部間の隙間の代わりに、プラスチック材料のばね剛性に対抗して圧縮され得る２つの圧力面を形成するＵ字型の溝によって、この設計におけるフレキシブル性が得られる。内側では、２つの面が２つの楔３７を介してセンサ支持体３５を押し、センサ支持体３５の下面に力センサ２４がはんだ付けされている。圧力面の内部側における楔状の歯が支持体を下方に押すと、この支持体が、センサピンを軸の下面１４および１６に向かって押す。

この設計は、力センサの特に単純な装着を特徴とする。

この場合も、軸の変形が、センサの測定ピンの動きへと変換される程度は、角度φを介して調節することができる。

要するに、本発明は、様々な実施形態で本発明を実現するために個々におよび任意の組み合わせで本質となり得る以下の特徴を含むことに留意されたい。

押し込まれたスリーブ２２が、測定機構を外側まで覆っている。

センサ２４の傾斜または斜面２８，３０の迎え角の変更により、測定感度を設定する可能性が提供される。

弾性的な舌片３２は、センサ２４に加えられる力を制限する。

センサ２４は、弾性的に支持される。センサは、軸１８の壁内に隠されており、これにより、スリーブ２２または把持区域２０の厚さ増大を低く維持することができる。

ペンは、簡単に組み立てることができる。

Claims (10)

1. 軸（１８）と、把持区域（２０）と、センサ（２４）を有する測定装置とを備えたペンであって、前記測定装置は、前記把持区域に作用する力を測定する、ペンであって、
   前記把持区域（２０）の領域にカバー（２２）が設けられており、前記カバーは、前記測定装置を外面で覆っていることを特徴とする、ペン。
2. 前記カバー（２２）は、前記軸（１８）を少なくとも部分的に取り囲むスリーブの形状を有している、請求項１記載のペン。
3. 前記測定装置は、前記把持区域（２０）に作用する力に起因する第１の運動を前記センサ（２４）に伝達するギアユニット（１４，１６，２９，３２；１４，１６，３２，４２，４４）を有している、請求項１または２記載のペン。
4. 前記ギアユニット（１４，１６，２９，３２；１４，１６，３２，４２，４４）は、前記第１の運動を、前記第１の運動に対して横方向に向けられた第２の運動へと変換し、前記第２の運動は、斜面（２８，３０）を介して前記センサ（２４）によって捕捉され、前記斜面の迎え角（φ）によってギア比が決定される、請求項３記載のペン。
5. 前記ギアユニット（１４，１６，２９，３２；１４，１６，３２，４２，４４）は、前記センサ（２４）へと伝達される力を制限する装置（３２，４２）を有している、請求項３または４記載のペン。
6. 前記制限する装置（３２，４２）は、弾性的な舌片（３２）を有している、請求項５記載のペン。
7. 前記センサ（２４）は、前記ギアユニット（１４，１６，２９，３２；１４，１６，３２，４２，４４）によって前記センサに伝達された力に応答して、弾性復元力に対抗して退避することができる、請求項３から６までのいずれか１項記載のペン。
8. 前記軸（１８）は少なくとも部分的に、前記ギアユニット（１４，１６，２９，３２；１４，１６，３２，４２，４４）の一部である、請求項３から７までのいずれか１項記載のペン。
9. 前記軸（１８）の外輪郭は、前記把持区域（２０）に作用する力に応答して、弾性復元力に対抗して調節され、前記センサ（２４）は前記調節に応答する、請求項８記載のペン。
10. 前記把持区域（２０）は、前記ペンの周方向で見て、前記センサ（２４）および／または前記ギアユニット（１４，１６，２９，３２；１４，１６，３２，４２，４４）とは異なる角度範囲にある、請求項１から９までのいずれか１項記載のペン。

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