JP6726639B2 - Force sensor - Google Patents
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Description
本発明は、特に、ボルト接合またはネジ接合における締付け力を測定するために形成することができる、改良された力覚センサまたはボルトセンサに関する。 The invention relates in particular to an improved force or bolt sensor that can be formed to measure clamping forces in bolted or screwed joints.
従来から、力覚センサの様々な実施形態が知られている。例となる力覚センサは、特許文献1に記載されている。例となる力覚センサは、厚膜技術においてキャリア材料に塗布される1つまたは複数の感圧抵抗体を利用している。特許文献1の一実施例においては、負荷がかかる6つの抵抗体と、負荷がかからない2つの基準抵抗体とをブリッジ接続して示す力覚センサが記載されている。 Conventionally, various embodiments of force sensors are known. An example force sensor is described in US Pat. An example force sensor utilizes one or more pressure sensitive resistors applied to a carrier material in thick film technology. In one example of Patent Document 1, a force sensor is described in which six resistors to which a load is applied and two reference resistors to which no load is applied are bridge-connected to each other.
本発明の課題は、改良された力覚センサを提供することである。本発明のさらなる課題は、改良された力覚センサと評価エレクトロニクスとを有するシステムを提供することである。さらなる課題は、以下の記載から明らかになる。 An object of the present invention is to provide an improved force sensor. A further object of the present invention is to provide a system with an improved force sensor and evaluation electronics. Further issues will become clear from the description below.
本発明の一態様に従えば、力覚センサは、フラットに形成されている第1の部品と第2の部品とを含む。力覚センサ、ひいては第1の部品および第2の部品は、軸方向に延伸する特に縦長の物体、たとえばボルト、シャフト、またはネジ棒を収容し、かつ縦長の物体と協働するために共通の開口部を備える。縦長の物体とは、ボルトおよび特にネジであってよい。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が設けられている。縦長の物体によって力覚センサに軸方向の圧力負荷がかかると、少なくとも第1のピエゾ抵抗性抵抗体に、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、力覚センサは形成されている。 According to one aspect of the present invention, a force sensor includes a first component and a second component that are flat. The force sensor, and thus the first and second parts, house a common axially extending object, for example a bolt, a shaft or a threaded rod, and are common for cooperating with the object. It has an opening. The elongated objects may be bolts and especially screws. At least one first piezoresistive resistor is provided between the first component and the second component. The force sensor is formed such that when a longitudinal object exerts an axial pressure load on the force sensor, at least the first piezoresistive resistor is loaded by the force resulting from the axial pressure load. There is.
文脈において、「ボルト」という用語は、固定するために適した縦長の各物体、特にネジも含む。「負荷がかかる」および「負荷がかからない」という用語は、ピエゾ抵抗性抵抗体との関連において、軸方向に圧力負荷がかけられるか、または軸方向に力(つまり縦長の物体またはボルトの延伸方向に)が加わる場合に、抵抗体に負荷がかかるか、または負荷がかからないことと理解され得る。 In the context, the term "bolt" also comprises each elongated object suitable for fixing, in particular a screw. The terms "loaded" and "unloaded" refer to a piezoresistive resistor in the context of axial pressure loading or axial force (i.e., the direction of extension of an elongated object or bolt). It can be understood that the resistor is either loaded or unloaded when () is applied.
有利には、第1の部品および第2の部品は、協働して好適には密に閉鎖された内室を画成するように形成されかつ設けられている。内室は、場合によっては保護ガス、たとえば窒素で満たされてよい。カプセル化することによって、センサを特に厳しい、たとえば腐食性の環境において使用することもできる。一般的に、センサの耐用年数が長くなる。 Advantageously, the first part and the second part are formed and provided to cooperate to define a preferably tightly closed interior chamber. The interior chamber may optionally be filled with a protective gas, for example nitrogen. The encapsulation also allows the sensor to be used in particularly harsh, eg corrosive environments. Generally, the sensor has a long service life.
付加的に、本発明に係る力覚センサは、既存の力覚センサと比べてその構造が非常に平坦なので、容易に既存のボルト接合および/またはネジ接合に組み込むことができる。 Additionally, the force sensor according to the present invention has a very flat structure as compared with existing force sensors, and thus can be easily incorporated into existing bolt and/or screw joints.
本発明の有利な一態様によれば、力覚センサは、少なくとも1つの第2のピエゾ抵抗性抵抗体を備えてよく、力覚センサに軸方向の圧力負荷がかかる場合、第2のピエゾ抵抗性抵抗体には負荷がかからないままである。負荷がかからないピエゾ抵抗性抵抗体は、たとえば、抵抗体の温度依存性のような、測定値の正確性に対する望ましくない影響を最小限にするために、測定時および/または測定データの評価時に基準として使われる。 According to an advantageous aspect of the invention, the force sensor may comprise at least one second piezoresistive resistor, the second piezoresistive sensor being provided with an axial pressure load on the force sensor. The sex resistor remains unloaded. An unloaded piezoresistive resistor may be used as a reference during measurement and/or evaluation of measured data in order to minimize undesired effects on the accuracy of the measured value, such as the temperature dependence of the resistor. Used as.
さらなる有利な一態様によれば、さらに力覚センサは、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備える。力覚センサに軸方向の圧力負荷がかかると、第3のピエゾ抵抗性抵抗体に生じる力によって負荷がかかることになる。力覚センサに軸方向の圧力負荷がかかると、第4のピエゾ抵抗性抵抗体には負荷がかからないままであってよい。このやり方で、測定の正確性をさらに改善することができる。少なくとも4つのピエゾ抵抗性抵抗体を利用する場合、これらのピエゾ抵抗性抵抗体は、たとえばホイートストン・ブリッジ接続において力覚センサ内で接続されていてよい。ホイートストン・ブリッジによって、負荷がかかる抵抗体の非常にわずかな抵抗変化を測定することもでき、かつ温度効果を相殺することができる。 According to a further advantageous aspect, the force sensor further comprises at least one third piezoresistive resistor and a fourth piezoresistive resistor. When an axial pressure load is applied to the force sensor, the force will be applied by the force generated in the third piezoresistive resistor. When the force sensor is axially pressure loaded, the fourth piezoresistive resistor may remain unloaded. In this way the accuracy of the measurements can be further improved. When utilizing at least four piezoresistive resistors, these piezoresistive resistors may be connected in the force sensor, for example in a Wheatstone bridge connection. The Wheatstone bridge also allows the measurement of very small resistance changes in the loaded resistor and offsets temperature effects.
さらなる有利な一態様によれば、付加的に力覚センサは、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備えてよい。これによって力覚センサは、全部で8つのピエゾ抵抗性抵抗体を備えてよい。その際、第1の部品および第2の部品は、第1のピエゾ抵抗性抵抗体、第3のピエゾ抵抗性抵抗体、第5のピエゾ抵抗性抵抗体および第7のピエゾ抵抗性抵抗体にはそれぞれ、力覚センサの軸方向の圧力負荷から生じる力によって負荷がかかり、第2のピエゾ抵抗性抵抗体、第4のピエゾ抵抗性抵抗体、第6のピエゾ抵抗性抵抗体、第8のピエゾ抵抗性抵抗体には、負荷がかからないままであるように形成されている。有利には、これらの抵抗体も、ホイートストンのブリッジ接続において接続されていてよい。有利には、負荷がかかるそれぞれ2つのピエゾ抵抗性抵抗体あるいは負荷がかからない2つのピエゾ抵抗性抵抗体を統合して、ホイートストン・ブリッジ接続の1つの抵抗体を形成してよい。本発明の有利なこの態様に係る力覚センサは、有利な力の流れを有することができる。かくして力覚センサは、さらに良好なまたはより正確な結果を出す。 According to a further advantageous aspect, the force sensor may additionally comprise at least one fifth to eighth piezoresistive resistor. Thereby the force sensor may comprise a total of eight piezoresistive resistors. At that time, the first component and the second component are the first piezoresistive resistor, the third piezoresistive resistor, the fifth piezoresistive resistor and the seventh piezoresistive resistor. Are respectively loaded by the force generated from the axial pressure load of the force sensor, and each of the second piezoresistive resistor, the fourth piezoresistive resistor, the sixth piezoresistive resistor, and the eighth piezoresistive resistor. The piezoresistive resistor is formed such that it remains unloaded. Advantageously, these resistors may also be connected in a Wheatstone bridge connection. Advantageously, two loaded piezoresistive resistors or two unloaded piezoresistive resistors may be integrated to form one resistor in a Wheatstone bridge connection. The force sensor according to this advantageous aspect of the invention can have an advantageous force flow. The force sensor thus gives better or more accurate results.
本発明のさらなる有利な一態様によれば、負荷がかかるピエゾ抵抗性抵抗体、つまり、たとえば、第1のピエゾ抵抗性抵抗体、第3のピエゾ抵抗性抵抗体、第5のピエゾ抵抗性抵抗体および第7のピエゾ抵抗性抵抗体は、内室において周方向に、好適には均等に、互いに離間されているおよび/または開口部から離間されて開口部の周囲に設けられていてよい。例として、2つのピエゾ抵抗性抵抗体の間が180度、または4つのピエゾ抵抗性抵抗体の間がそれぞれ90度であってよい。ピエゾ抵抗性抵抗体、特に負荷がかかるピエゾ抵抗性抵抗体をそのように設けることによって、力覚センサの軸方向の圧力負荷の力は、負荷がかかるピエゾ抵抗性抵抗体に、力の流れにおいて均等に分配されて導入されることになる。 According to a further advantageous aspect of the invention, a loaded piezoresistive resistor, ie for example a first piezoresistive resistor, a third piezoresistive resistor, a fifth piezoresistive resistor. The body and the seventh piezoresistive resistor may be circumferentially, preferably evenly spaced from one another and/or spaced apart from the opening around the opening in the inner chamber. By way of example, there may be 180 degrees between two piezoresistive resistors or 90 degrees each between four piezoresistive resistors. By so providing a piezoresistive resistor, in particular a loaded piezoresistive resistor, the force of the axial pressure load of the force sensor causes the loaded piezoresistive resistor to It will be distributed evenly and introduced.
本発明のさらなる有利な一態様によれば、ピエゾ抵抗性抵抗体は、抵抗体のペアを形成してよく、抵抗体のペアはそれぞれ、負荷がかかるピエゾ抵抗性抵抗体を1つと負荷がかからないピエゾ抵抗性抵抗体を1つ含んでよい。言い換えれば、8つのピエゾ抵抗性抵抗体を有する1つの力覚センサは、4つの抵抗体のペアを備えていてよい。8つのピエゾ抵抗性抵抗体のうち、4つは負荷がかかる抵抗体であり、4つは負荷がかからない抵抗体はであってよい。4つの抵抗体のペアの各々には、負荷がかかるピエゾ抵抗性抵抗体と負荷がかからないピエゾ抵抗性抵抗体がそれぞれ1つずつ含まれていてよい。それぞれ2つの抵抗体を1つの抵抗体のペアにグループ化すれば、特に1つの力覚センサにおいてそれぞれ同一の抵抗体のペアが用いられる場合、生産プロセスに有利な影響を及ぼすことができる。 According to a further advantageous aspect of the invention, the piezoresistive resistors may form pairs of resistors, each pair of resistors being unloaded with one loaded piezoresistive resistor. It may include one piezoresistive resistor. In other words, a force sensor with 8 piezoresistive resistors may comprise 4 resistor pairs. Of the eight piezoresistive resistors, four may be loaded resistors and four may be unloaded resistors. Each of the four resistor pairs may include one loaded piezoresistive resistor and one unloaded piezoresistive resistor, respectively. Grouping each two resistors into one resistor pair can have a favorable effect on the production process, especially if the same resistor pair is used in one force sensor.
本発明のさらなる有利な一態様によれば、負荷がかかるピエゾ抵抗性抵抗体は、負荷がかからないピエゾ抵抗性抵抗体よりも開口部の近くにあってよい。本発明のさらなる有利な態様とともに、抵抗体をそのように設けることによって、力覚センサをより頑丈にし、かつ生産プロセスをより効率的にすることができる。代替的に、負荷がかからないピエゾ抵抗性抵抗体を開口部のより近くに、負荷がかかるピエゾ抵抗性抵抗体を開口部からさらに遠くに配置することも可能である。 According to a further advantageous aspect of the invention, the loaded piezoresistive resistor may be closer to the opening than the unloaded piezoresistive resistor. With such a further advantageous aspect of the invention, the provision of such a resistor can make the force sensor more robust and the production process more efficient. Alternatively, it is possible to place the unloaded piezoresistive resistor closer to the opening and the loaded piezoresistive resistor further away from the opening.
本発明のさらなる有利な一態様によれば、負荷がかかるピエゾ抵抗性抵抗体は、開口部の中心点の周りにほぼ同心状に設けられていてよい。このように設ければ、力の流れに有利な影響を及ぼすことができる。 According to a further advantageous aspect of the invention, the loaded piezoresistive resistor may be arranged substantially concentrically around the center point of the opening. If provided in this way, the flow of force can be advantageously influenced.
本発明のさらなる有利な一態様によれば、第2の部品は、少なくとも1つの突出領域を備えてよい。突出領域は、第1の部品を臨む、または、第1の部品とは反対側を向く第2の部品の面において、第2の部品の第2の領域に対して軸方向に突出してよい。突出領域は、第1の部品を臨む面でも、第1の部品とは反対側を向く面でも突出してよい。突出領域は、力覚センサに軸方向の圧力負荷がかかると生じる力を、負荷がかかる1つまたは複数のピエゾ抵抗性抵抗体に導入することができる。 According to a further advantageous aspect of the invention, the second component may comprise at least one protruding area. The projecting region may project axially with respect to the second region of the second component on the side of the second component facing the first component or facing away from the first component. The projecting region may project either on the surface facing the first component or on the surface facing away from the first component. The protruding region can introduce a force, which occurs when the force sensor is subjected to an axial pressure load, to one or more loaded piezoresistive resistors.
本発明のさらなる有利な一態様によれば、抵抗体のペアは、周方向にかつ好適には均等に互いに離間されているおよび/または開口部から離間されて、開口部の周囲に設けられていてよい。本発明のさらなる有利な態様とともに、そのように設けることによって、力覚センサをさらに最適化できる。 According to a further advantageous aspect of the invention, the resistor pairs are provided circumferentially and preferably evenly spaced from one another and/or spaced from the opening around the opening. You can By so providing, along with further advantageous aspects of the invention, the force sensor can be further optimized.
本発明のさらなる有利な一態様によれば、抵抗体のペアは、第1から第3の接触部をそれぞれ1つずつ備える。第1の接触部は、負荷がかかるピエゾ抵抗性抵抗体と導電的に接続されていてよい。付加的に、負荷がかかるピエゾ抵抗性抵抗体は、第2の接触部と導電的に接続されている。付加的に第2の接触部も負荷がかからないピエゾ抵抗性抵抗体と導電的に接続されている。さらに、負荷がかからないピエゾ抵抗性抵抗体も第3の接触部と導電的に接続されている。したがって、抵抗体のペアは、1つの直列接続を備える。言い換えれば、直列接続においては、第1の接触部に負荷がかかるピエゾ抵抗性抵抗体が続き、この負荷がかかるピエゾ抵抗性抵抗体に第2の接触部が続き、第2の接触部に負荷がかからないピエゾ抵抗性抵抗体が続き、この負荷がかからないピエゾ抵抗性抵抗体に第3の接触部が続く。接触部を有する抵抗体のペアを直列接続において形成すれば、力覚センサ内部での電気的連結もしくは配線を簡略化できる。 According to a further advantageous aspect of the invention, the resistor pair comprises a first to a third contact, respectively. The first contact may be electrically conductively connected to the loaded piezoresistive resistor. Additionally, the loaded piezoresistive resistor is conductively connected to the second contact. Additionally, the second contact is also electrically conductively connected to the unloaded piezoresistive resistor. Furthermore, a piezoresistive resistor, which is not loaded, is also conductively connected to the third contact. Therefore, the resistor pair comprises one series connection. In other words, in the series connection, the first contact portion is followed by the loaded piezoresistive resistor, the loaded piezoresistive resistor is followed by the second contact portion, and the second contact portion is loaded. An unloaded piezoresistive resistor follows, and this unloaded piezoresistive resistor is followed by a third contact. If a pair of resistors having a contact portion is formed in series connection, electrical connection or wiring inside the force sensor can be simplified.
本発明のさらなる有利な一態様によれば、少なくとも2つの抵抗体のペアは、特にレイアウトおよび接触部の位置に関して、ほぼ同様かつ好適には同一に形成されていてよい。かくして、測定ブリッジの調整をさらに簡略化することができ、起こり得る測定不良が減る。このようにして、抵抗体を電気的に連結もしくは配線するための作業ステップも効率的にすることができる。 According to a further advantageous aspect of the invention, the at least two resistor pairs may be formed substantially similar and preferably identical, in particular with regard to layout and contact position. Thus, the adjustment of the measurement bridge can be further simplified and possible measurement failures are reduced. In this way, the work steps for electrically connecting or wiring the resistors can also be made efficient.
本発明のさらなる有利な一態様によれば、ピエゾ抵抗性抵抗体は、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ってよい。両材料は、その他に通常は動的圧力覚センサの生産時に適用される。マンガニンという名称には、銅・マンガン合金、特に銅の割合が83〜87%、マンガンの割合が約12〜13%、ニッケルの割合が0〜4%の合金が含まれる。例として、マンガニンは、銅を84%、マンガンを12%、ニッケルを4%含んでよい。マンガニンは、大きい有利なピエゾ抵抗効果を備え、同時に抵抗は温度にあまり依存しない。マンガニンは、その材料特性ゆえに、薄膜技術またはフィルム技術での生産に、特に適している。代替的な材質として、ゼラニンを利用してよい。ゼラニンも、銅・マンガン化合物のことである。ゼラニンは、銅の割合が約90%、マンガンの割合が7%、スズの割合が約2.3%で、アルミニウムと鉄とニッケルとがわずかに混合されている。上記の合金および他の類似の材料は、その材料特性ゆえに、前述の目的に良好に適している。 According to a further advantageous aspect of the invention, the piezoresistive resistor may consist of a piezoresistive alloy such as manganin or zelanine. Both materials are otherwise commonly applied in the production of dynamic pressure sensors. The name manganin includes copper-manganese alloys, especially alloys with a copper proportion of 83-87%, a manganese proportion of about 12-13% and a nickel proportion of 0-4%. By way of example, manganin may contain 84% copper, 12% manganese and 4% nickel. Manganin has a large beneficial piezoresistive effect, while resistance is less temperature dependent. Manganin is particularly suitable for production in thin film or film technology because of its material properties. Zelanine may be utilized as an alternative material. Zelanine is also a copper-manganese compound. Zeranin has a copper content of about 90%, a manganese content of 7%, a tin content of about 2.3%, and a slight mixture of aluminum, iron and nickel. The above alloys and other similar materials are well suited for the above purposes because of their material properties.
本発明のさらなる有利な一態様によれば、ピエゾ抵抗性抵抗体は、薄膜技術またはフィルム技術で作成されていてよい。有利には、抵抗体のペアは、1つの部品から、あるいは1つの部品で作られてよい。キャリアシートおよび/またはカバーシートとして、有利にはポリイミドまたは他の高性能ポリマー(PEEK、ポリスルホンまたは同種のもの)が考慮される。 According to a further advantageous aspect of the invention, the piezoresistive resistor may be made in thin film technology or film technology. Advantageously, the resistor pair may be made of one piece or of one piece. As carrier sheet and/or cover sheet, polyimide or other high-performance polymers (PEEK, polysulphone or the like) are preferably used.
本発明のさらなる有利な一態様によれば、力覚センサの第2の部品は、第1の支持領域および第2の支持領域において、第1の部品に接続されていてよい。言い換えれば、第2の部品は、第1の支持領域および第2の支持領域において、第1の部品の上に載置されてよい。有利には、第1の部品および第2の部品は、形状接続的にまたは材料接続的に連結されていてよい。例として、第2の部品および第1の部品は、第1の支持領域および第2の支持領域において、互いに係合する輪郭を備えてよく、支持領域の全長にわたって溶接されていてよい。 According to a further advantageous aspect of the invention, the second component of the force sensor may be connected to the first component at the first support region and the second support region. In other words, the second component may be mounted on the first component in the first support area and the second support area. Advantageously, the first part and the second part may be connected form-connecting or material-connecting. By way of example, the second part and the first part may be provided with mutually engaging contours in the first support area and the second support area and may be welded over the entire length of the support area.
本発明のさらなる有利な一態様によれば、第2の部品は、第1のバネ領域と第2のバネ領域とを備えてよく、バネ領域は、第2の部品を軸方向に弾性変形できるようにするために形成されている。すでに言及された突出領域は、第1のバネ領域と第2のバネ領域との間に設けられていてよい。例として、第2の部品は、突出領域の両側で薄くなっていてよい。バネ領域は、第2の部品の有利な弾性変形を可能にするので、第2の部品の突出領域は、負荷がかかる抵抗体の方向に押し型のように動き、これらの抵抗体に接触して、力覚センサの軸方向の圧力負荷から生じる力を、負荷がかかるそれぞれのピエゾ抵抗性抵抗体に導入する。 According to a further advantageous aspect of the invention, the second component may comprise a first spring region and a second spring region, the spring region being able to elastically deform the second component axially. Is formed in order to do so. The already mentioned protruding region may be provided between the first spring region and the second spring region. As an example, the second component may be thin on both sides of the protruding area. The spring area allows an advantageous elastic deformation of the second part, so that the protruding area of the second part moves like a stamp in the direction of the loaded resistors and contacts them. Then, the force generated from the axial pressure load of the force sensor is introduced into each of the loaded piezoresistive resistors.
本発明のさらなる有利な一態様によれば、力覚センサの内室は、内法の高さが0.2mmから3mmで、内法の幅が少なくとも0.2mmから3mmであってよい。内室の寸法は、抵抗体の容易な接触を可能にし、さらに、負荷がかからない抵抗体に、力覚センサの軸方向の圧力負荷によって負荷がかからないようにする。 According to a further advantageous aspect of the invention, the inner chamber of the force sensor may have an inner height of 0.2 mm to 3 mm and an inner width of at least 0.2 mm to 3 mm. The dimensions of the inner chamber allow for easy contact of the resistor and also ensure that the unloaded resistor is not loaded by the axial pressure load of the force sensor.
本発明のさらなる有利な一態様によれば、第1の部品は、外部を周回する周面にライン開口部を備えてよい。接続ラインは、ライン開口部を通って内室に通されていてよく、当該内室において電気的に、たとえば接触部を用いて、抵抗体と接続されていてよい。これによって、力覚センサによりディスクリングの単純な取り付けまたは使用を容易にすることができる。 According to a further advantageous aspect of the invention, the first component may be provided with a line opening in the outer circumferential surface. The connecting line may be passed through the line opening to the inner chamber, and may be electrically connected to the resistor in the inner chamber, for example, by using a contact portion. This allows the force sensor to facilitate simple mounting or use of the disc ring.
本発明のさらなる有利な一態様によれば、内室は、第2の部品を臨む第1の部品の表面に通路を有する。好適には、通路は、第1の部品の外側の領域において、部分的にまたは完全に周回してよい。好適には、通路は、0.2mmから3mmの通路高さおよび通路幅を有していてよい。接続ラインは、少なくとも部分的に、通路内に敷設されていてよい。 According to a further advantageous aspect of the invention, the inner chamber has a passage in the surface of the first part facing the second part. Suitably, the passage may circulate partially or completely in the region outside the first part. Suitably, the passages may have a passage height and passage width of 0.2 mm to 3 mm. The connecting line may be laid at least partially in the passage.
本発明のさらなる有利な一態様によれば、内室は、少なくとも部分的にポリマーで充填されていてよい。有利には、少なくとも通路は、内室の密なシールを保証するために、ライン開口部の周りにおいて充填されていてよい。 According to a further advantageous aspect of the invention, the inner chamber may be at least partially filled with polymer. Advantageously, at least the passage may be filled around the line opening in order to ensure a tight seal of the inner chamber.
本発明のさらなる一態様によれば、本発明に係る力覚センサおよび評価エレクトロニクスを有するシステムが準備される。評価エレクトロニクスは、力覚センサの測定信号を評価することに適している。さらに評価エレクトロニクスは、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。メッセージは、評価もしくは評価の一部または他のデータを含んでいてよい。システムにより、ボルト接合またはネジ接合の予圧のコントロールを簡略化することができる。 According to a further aspect of the invention there is provided a system comprising a force sensor and evaluation electronics according to the invention. The evaluation electronics are suitable for evaluating the measurement signal of the force sensor. Furthermore, the evaluation electronics are suitable for sending messages to the message receiver, for example using the network infrastructure and/or the message bus. The message may include a rating or part of a rating or other data. The system can simplify the control of preload for bolted or screwed joints.
本発明のさらなる有利な一態様によれば、システムは、エネルギー貯蔵器を有していてよく、評価エレクトロニクスは、エネルギー貯蔵器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。自立した運転により、たとえばネジ接合またはボルト接合の測定または継続的な監視を、アクセスできない箇所でも実行することができる。 According to a further advantageous aspect of the invention, the system may comprise an energy store, the evaluation electronics being able to operate autonomously with the energy stored in the energy store. The self-sustaining operation allows, for example, measuring or continuous monitoring of screw or bolt joints to be carried out even at inaccessible points.
本発明のさらなる有利な一態様によれば、さらに評価エレクトロニクスは、エネルギー貯蔵器を利用可能なエネルギーで充電することに適していてよい。利用可能なエネルギーは、たとえばソーラーセルや風力発電機から、またはエナジーハーベスティングによって準備することができる。エナジーハーベスティングは、環境からの電磁波をいわば寄生利用するための方法のことである。 According to a further advantageous aspect of the invention, the evaluation electronics may be suitable for charging the energy store with available energy. The available energy can be prepared, for example, from solar cells, wind power generators or by energy harvesting. Energy harvesting is a method for parasitically using electromagnetic waves from the environment.
以下、本発明の特徴および態様を、実施の形態および図に基づいてより詳細に説明する。 Hereinafter, the features and aspects of the present invention will be described in more detail based on the embodiments and the drawings.
図1から図11は、例示的な本発明に係る力覚センサを示している。 1 to 11 show an exemplary force sensor according to the present invention.
図1は平面図であり、力覚センサ1は、フラット(平坦)かつリング状に形成されており、貫通する開口部50を有する。図11に示すように、開口部を通ってボルトまたはネジを案内することができる。第1の部品10と図示されていない第2の部品20との間に、第1のピエゾ抵抗性抵抗体401が設けられている。
FIG. 1 is a plan view, and the force sensor 1 is formed in a flat (flat) and ring shape and has an
図2のA−A線の断面において示すように、縦長の物体2によって力覚センサ1に軸方向の圧力負荷がかかると、第1のピエゾ抵抗性抵抗体401に軸方向の圧力負荷から結果的に生じる力Fresによる負荷がかかる。具体的には、力覚センサ1の軸方向の圧力負荷は、軸方向において下方からは第1の部品10によって、上方からは第2の部品20によって作用する力のペアFresをもたらす。図4において拡大して示すように、突出領域201を通じて、力Fresは、第1のピエゾ抵抗性抵抗体401に導入される。
As shown in the section taken along the line AA in FIG. 2, when the force sensor 1 is subjected to an axial pressure load by the vertically long object 2, the first
第1の部品10および第2の部品20は、協働して、有利には密にシールされた(密閉された)内室30を画成する。
The
有利には力覚センサは、ここで示すように、第2のピエゾ抵抗性抵抗体402を有する。力覚センサ1は、当該力覚センサ1に軸方向の圧力負荷がかかる場合、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形成されている。図3の詳細図から見られるように、第2のピエゾ抵抗性抵抗体は、第2の部品を通じて第2のピエゾ抵抗性抵抗体402に力が導入されることがないように配置されている。特に、軸方向の圧力負荷がかかっても、第2のピエゾ抵抗性抵抗体402は、第2の部品20に接触しないように配置されている。
Advantageously, the force sensor comprises a second
図1は同様に、第3のピエゾ抵抗性抵抗体403および第4のピエゾ抵抗性抵抗体404を示している。第3のピエゾ抵抗性抵抗体403においても、軸方向の圧力負荷によって作用する力のうち所定の割合の力Fresが、このピエゾ抵抗性抵抗体403に導入される。第4のピエゾ抵抗性抵抗体404は同様に、負荷がかからない基準となっている。
FIG. 1 likewise shows a third
図1の力覚センサ1は、全部で8つのピエゾ抵抗性抵抗体401〜408を有する、特に有利な実施の形態を示しており、抵抗体のうち4つには、力覚センサ1に軸方向の圧力負荷がかかると圧力Fresが加えられ、その他の4つのピエゾ抵抗性抵抗体402、404、406、408は、負荷がかからない基準として機能することができる。
The force sensor 1 of FIG. 1 shows a particularly advantageous embodiment with a total of eight piezoresistive resistors 401-408, four of which have axes associated with the force sensor 1. Pressure Fres is applied when a directional pressure load is applied, and the other four
図示の力覚センサは、均等に互いに距離を置いて周方向において一様に分配されているピエゾ抵抗性抵抗体の有利な配置を示している。 The force sensor shown shows an advantageous arrangement of piezoresistive resistors which are evenly spaced in the circumferential direction and are evenly distributed.
図8において同様に、図1の力覚センサ1が描かれている。それぞれ1つの負荷がかかる抵抗体と負荷がかからない抵抗体とを1つの抵抗体のペア441〜444にグループ化していることを認めることができる。図1および図8または図2および図5に示されるように、負荷がかかるピエゾ抵抗性抵抗体401、403、405、407が、負荷がかからないピエゾ抵抗性抵抗体402、404、406、408よりも開口部50の近くにあれば、ラインの案内は非常に簡略化される。
Similarly in FIG. 8, the force sensor 1 of FIG. 1 is depicted. It can be seen that each one loaded and unloaded resistor is grouped into one resistor pair 441-444. As shown in FIG. 1 and FIG. 8 or FIG. 2 and FIG. 5, the loaded
代替的に、負荷がかからないピエゾ抵抗性抵抗体を開口部50のより近くに配置し、負荷がかかるピエゾ抵抗性抵抗体を開口部50からさらに遠くに配置することも可能である。
Alternatively, it is possible to place the unloaded piezoresistive resistor closer to the
負荷がかかるピエゾ抵抗性抵抗体401、403、405、407の配置が示されているが、ここでは、前述の抵抗体が開口部50の中心点51の周りに同心状に設けられている。
Although an arrangement of loaded
図10に示されているように、抵抗体のペアは、類似して形成されており、第1の部品10と第2の部品20との間の内室30において90度のステップ幅で回転対称的に設けられていることを明確に認識することができる。
As shown in FIG. 10, the resistor pairs are similarly formed and rotate in a 90 degree step width in the
図2および図5に示されているように、突出領域201は、有利な実施の形態において厚みを帯びて構成されているので、突出領域201は、第1の部品10とは反対側の方向に別の領域へ突出している。同時に、第2の部品20の厚みを帯びた領域201は、第1の部品10に向かっても軸方向に突出している。したがって、突出領域は、本実施の形態においては、押し型のように構成されており、負荷がかかるピエゾ抵抗性抵抗体への力の導入を可能にする。
As shown in FIGS. 2 and 5, the projecting
さらなる有利な特徴は、図2おいて図5においてよく認識することができる。したがって、第1の部品10は、開口部50を取り囲む内側の領域および外側の領域においてそれぞれ、軸方向に延伸するそれぞれ1つの縁辺部を備える。外側の縁辺部のすぐ隣には、内側の通路31を認めることができる。内室30と同様に、通路31は、容易にかつ信頼性をもって接続ラインを敷設することを可能にする寸法を有する。有利には、通路高さKHと通路幅KBは、少なくとも0.2mmから3mmであってよい。ライン開口部32を、図7に拡大して描く。図示されていない接続ラインは、ライン開口部32を通って案内され、通路31内で周方向に沿って敷設される。
Further advantageous features can be seen well in FIG. 2 and in FIG. Therefore, the
第2の部品20は、突出領域201の両側に、より薄く構成されたバネ領域221、222を備える。周回するバネ領域221は、開口部50に並接しており、第2のバネ領域222よりも半径方向Raにおいて明らかに小さい幅を有していることを認識することができる。本構成においては、ピーク負荷を回避するために、短い第1のバネ領域221とは反対側で内側に向いた縁部231は、R部を有している。バネ領域221、222の幅が異なっていることによって、本実施の形態においてはリングとして構成されている突出領域201は、わずかにねじれることになる。内側の支持領域211および外側の支持領域212において、第2の部品20は、第1の部品10の縁辺部の対応する凹部に載っている。圧力負荷時の形状接続に加えて、第1の部品および第2の部品は、支持領域212、211において全長にわたって溶接によって接合されてよい。
The
有利には、通路31および内室30は、少なくとも、内室30の密閉が確保されていて、かつ敷設されたラインが固定されている程度にポリマーで満たされる。ラインは、抵抗体のペア441〜444の接触部411〜414、421〜424、431〜434を介して、ピエゾ抵抗性抵抗体401〜408と電気的に接続されてよい。
Advantageously, the
図1から図12の力覚センサにおいて用いられるような、抵抗体のペアの有利な構成が図10に描かれている。 An advantageous configuration of a resistor pair, as used in the force sensor of FIGS. 1-12, is depicted in FIG.
抵抗体のペア441は、負荷がかかるメアンダ形状のピエゾ抵抗性抵抗体401と、負荷がかからないメアンダ形状のピエゾ抵抗性抵抗体402と、3つの接触部411、421、431とを備える。第1の接触部411が一端部で、負荷がかかるメアンダ形状の抵抗体401に接続されている直列接続が明らかになっている。第1の負荷がかかる抵抗体401には、第2の接触部421が接続しており、それから当該第2の接触部421には、第2のピエゾ抵抗性抵抗体402が接続している。第2のピエゾ抵抗性抵抗体402には、力覚センサ1に軸方向の圧力負荷がかかっても負荷がかからない。第3の接触部431は、負荷がかからないピエゾ抵抗性抵抗体402に接続されており、第1の接触部411および第2の接触部421とともに、抵抗体のペア441を1つの電気回路に統合するために寄与する。
The
第1のピエゾ抵抗性抵抗体401および第2のピエゾ抵抗性抵抗体402は、図示のメアンダ形状の構成において、たとえば、マンガニンまたはゼラニンのような電流が流れるピエゾ抵抗性材料の全長が同一である。
The first
メアンダ形状の構造において、左を向いた導体ループ500にそれぞれ、規定の長さ501で断面が小さい導体が続く。導体には、右を向いた導体ループ502、および他のピエゾ抵抗性導体503が接続される。このピエゾ抵抗性導体503にもやはり左を向いた他の導体ループ504が続く。
In the meander-shaped structure, each conductor loop 500 facing to the left is followed by a conductor having a
抵抗体のペア441の図示のレイアウトは、そのコンパクト性という点において際立っている。
The illustrated layout of the
接触部411、421、431は、たとえば、ろう接されたタグとして形成されていてよい。
The
内側にある負荷がかかるピエゾ抵抗性抵抗体401および外側にある負荷がかからないピエゾ抵抗性抵抗体402の配置、並びに3つの接触部によって、上述の簡単な接触接続を達成することができる。特に導体を圧力負荷がかかる領域に通す必要はない。
The arrangement of the loaded
図示のホイートストン・ブリッジ接続を達成するために、第1のピエゾ抵抗性抵抗体のペア441の第1のピエゾ抵抗性抵抗体401は、第3の抵抗体のペア443内の第5のピエゾ抵抗性抵抗体405と接合される。同様に第3の抵抗体のペア443内にある第6のピエゾ抵抗性抵抗体406は、第2の抵抗体のペア442の第4のピエゾ抵抗性抵抗体404と接合される。同様に第2の抵抗体のペア442内にある第3のピエゾ抵抗性抵抗体403も同様である。このピエゾ抵抗性抵抗体403は、第4の抵抗体のペア444の第7のピエゾ抵抗性抵抗体407と接合される。第8のピエゾ抵抗性抵抗体408は、第1の抵抗体のペア441の第2のピエゾ抵抗性抵抗体402に接続される。
To achieve the illustrated Wheatstone bridge connection, the first
それぞれ第3および第4の抵抗体のペア443、444の第2の接触部423、424に電圧を印加すると、第1および第2の抵抗体のペア441、442のそれぞれの第2の接触部421、422に目当ての測定値が発生する。
When a voltage is applied to the
導体52〜55を用いて、力覚センサ1は、図12に示されるように、評価エレクトロニクス(評価電子装置)5に接続することができる。力覚センサ1と評価エレクトロニクス5とを有するシステム4はさらに、測定信号の評価を有するメッセージを、たとえばネットワークインフラストラクチャを介して送信することに適した通信手段を含む。好適には、ネットワークインフラストラクチャは、ワイヤレスにより形成することができるが、有線により形成されていてもよい。
Using the
メッセージは、適したメッセージ受信器によって受信されて処理することができる。メッセージ受信器は、力覚センサを有する複数の評価エレクトロニクスのメッセージを処理し、かつ適した箇所においてオペレータに出力することができる。 The message can be received and processed by a suitable message receiver. The message receiver can process the messages of the evaluation electronics with force sensors and output them to the operator at suitable points.
有利な一実施の形態において、評価エレクトロニクスおよび力覚センサを有するシステムは、付加的にエネルギー貯蔵器を含む。かくして評価エレクトロニクスは、外部からのエネルギー供給がなくても自立して運転することができる。 In an advantageous embodiment, the system with the evaluation electronics and the force sensor additionally comprises an energy store. The evaluation electronics can thus be operated independently without external energy supply.
特に有利な構成において、付加的に評価エレクトロニクスは、たとえばソーラーセルや風力発電機から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ってエネルギー貯蔵器を充電することに適している。 In a particularly advantageous configuration, the evaluation electronics are additionally suitable for charging the energy store, for example from solar cells, wind power generators or with the energy available from energy harvesting.
1 力覚センサ
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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Force sensor 2
Claims (28)
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)は形成されており、
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)にのみ導入し、
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(402)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)の周囲にそれぞれ設けられている、力覚センサ(1)。 A force sensor (1) including a first part (10) and a second part (20),
Between the first component (10) and the second component (20), at least one first piezoresistive resistor (401) and at least one second piezoresistive resistor (402). ) Is provided,
When an axial pressure load is applied to the force sensor (1) by the object (2), at least the first piezoresistive resistor (401) is loaded by a force (Fres) generated from the axial pressure load. In this way, and when the force sensor (1) is subjected to the axial pressure load, the force sensor so that the second piezoresistive resistor (402) remains unloaded. (1) is formed,
The second part (20) comprises at least one protruding area (201) and a second area (202), the protruding area (201) facing the first part (10) and/or Alternatively, the surface facing the side opposite to the first component (10) projects in the axial direction (Ax) with respect to the second region (202), and the force sensor receives the axial pressure load. If, introduced only to the force resulting from the axial direction of the pressure load (Fres) one or more of the load is applied piezoresistive resistor (401,403,405,407),
The loaded piezoresistive resistors (401, 403, 405, 407) and the unloaded piezoresistive resistors (402) are the first component (10) and the second component (20). A force sensor (1) provided in the inner chamber (30) between and around the opening (50) that accommodates the object (2) extending in the axial direction (Ax ).
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)。 The third piezoresistive device includes at least one third piezoresistive resistor and a fourth piezoresistive resistor, and when the force sensor (1) is subjected to the axial pressure load. The force sensation is applied to the resistor (403) by the force (Fres) resulting from the axial pressure load, such that the fourth piezoresistive resistor (404) remains unloaded. The force sensor (1) according to claim 1, wherein the sensor (1) is formed.
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、Between the first component (10) and the second component (20), at least one first piezoresistive resistor (401) and at least one second piezoresistive resistor (402). ) Is provided,
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When an axial pressure load is applied to the force sensor (1) by the object (2), at least the first piezoresistive resistor (401) is loaded by a force (Fres) generated from the axial pressure load. Like this, and
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)は形成されており、The force sensor (1) is formed such that when the force sensor (1) is subjected to the axial pressure load, the second piezoresistive resistor (402) remains unloaded. Has been done,
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(Ax)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)にのみ導入し、The second part (20) comprises at least one protruding area (201) and a second area (202), the protruding area (201) facing the first part (10) and/or Alternatively, the surface facing the side opposite to the first component (10) projects in the axial direction (Ax) with respect to the second region (202), and the force sensor receives the axial pressure load. In this case, the force (Fres) resulting from the pressure load in the axial direction (Ax) is introduced only into one or a plurality of the piezoresistive resistors (401, 403, 405, 407) to which the load is applied,
前記軸方向(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おり、Is formed with an opening (50) to accommodate the object (2) extending in the axial direction (Ax),
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、力覚センサ(1)。The loaded piezoresistive resistors (401, 403, 405, 407) are on a radius different from the radius of the unloaded piezoresistive resistors (402, 404, 406, 406). Sensor (1).
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、Between the first component (10) and the second component (20), at least one first piezoresistive resistor (401) and at least one second piezoresistive resistor (402). ) Is provided,
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When an axial pressure load is applied to the force sensor (1) by the object (2), at least the first piezoresistive resistor (401) is loaded by a force (Fres) generated from the axial pressure load. Like this, and
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)は形成されており、The force sensor (1) is formed such that when the force sensor (1) is subjected to the axial pressure load, the second piezoresistive resistor (402) remains unloaded. Has been done,
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)にのみ導入し、The second part (20) comprises at least one protruding area (201) and a second area (202), the protruding area (201) facing the first part (10) and/or Alternatively, the surface facing the side opposite to the first component (10) projects in the axial direction (Ax) with respect to the second region (202), and the force sensor receives the axial pressure load. In this case, the force (Fres) resulting from the axial pressure load is introduced only into one or more of the load-bearing piezoresistive resistors (401, 403, 405, 407),
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、力覚センサ(1)。The second part (20) comprises thinned first and second spring regions (221, 222), the projecting region (201) in the radial direction of the first spring region (221). And a force sensor (1) provided between the second spring region (222) and the second spring region (222).
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、Between the first component (10) and the second component (20), at least one first piezoresistive resistor (401) and at least one second piezoresistive resistor (402). ) Is provided,
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When an axial pressure load is applied to the force sensor (1) by the object (2), at least the first piezoresistive resistor (401) is loaded by a force (Fres) generated from the axial pressure load. Like this, and
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)は形成されており、The force sensor (1) is formed such that when the force sensor (1) is subjected to the axial pressure load, the second piezoresistive resistor (402) remains unloaded. Has been done,
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)にのみ導入し、The second part (20) comprises at least one protruding area (201) and a second area (202), the protruding area (201) facing the first part (10) and/or Alternatively, the surface facing the side opposite to the first part (10) projects in the axial direction (Ax) with respect to the second region (202), and the force sensor receives the axial pressure load. In this case, the force (Fres) resulting from the axial pressure load is introduced only into one or more of the loaded piezoresistive resistors (401, 403, 405, 407),
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、前記第1の部品(10)と前記第2の部品(20)との間の内室(30)に通される、力覚センサ(1)。The first part (10) is provided with a line opening (32) on the circumferential edge surface, and the connection lines (52 to 54) pass through the line opening (32) and the first part ( A force sensor (1) that is passed through an inner chamber (30) between 10) and the second part (20).
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)。 A measuring system (4) comprising a force sensor (1) according to any one of claims 1 to 25 and evaluation electronics (5),
The evaluation electronics (5) are suitable for evaluating the measurement signal of the force sensor (1) and for producing an evaluation,
The evaluation electronics (5) is furthermore suitable for sending a message containing said evaluation to a message receiver (4), for example using a network infrastructure and/or a message bus.
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