KR20190141205A - 펜 - Google Patents

Abstract

본 발명은 샤프트와, 파지, 및 센서를 갖는 측정기구를 구비한 펜에 관한 것으로, 상기 측정 기구는 파지부에 작용하는 힘을 측정하도록 되어 있다. 본 발명에 따르면, 상기 파지부의 영역에 커버를 구비하고, 상기 커버는 상기 측정 기구를 바깥에서 감싸도록 되어 있다.

Description

펜

본 발명은 샤프트와, 파지부 및 센서를 구비하는 측정 기구를 구비하는 펜에 대한 것으로, 상기 측정 기구는 상기 파지부에 작용하는 힘을 측정하도록 되어 있다.

위에 언급한 형태의 펜은 공지된 것으로, 예를 들어, 유럽 특허출원 공개공보 EP2 182 423 A2로부터 공지되어 있다. 상기 공지의 펜에는, 방사상 압력을 측정하기 위한 압력 센서가 파지부에 위치한다. 이러한 공지기술에서는, 눈으로 보기에도 만족스럽지 않게 보일 뿐만 아니라, 촉감에도 부정적인 영향을 끼친다. 국제공개공보 WO 2007/003417 A2에 공개된 기술에서, 유체 운반 나선의 형태로 구성된 압력 센서에도 동일한 평가가 적용된다.

유럽 특허출원 공개공보 EP2 182 423 A2 국제공개공보 WO 2007/003417 A2

본 발명은, 센서가 있는 측정 장치가 눈에 보이는 느낌 및 손으로 느끼는 촉감 모두를 더 이상 부정적으로 간섭하지 않도록 위에서 언급한 형식의 펜을 더 발전시키는 목적에 기초한다.

본 발명에 따르면, 상기 목적은, 상기 측정 기구를 덮는 파지부의 영역에 커버를 구비하는 것에 의하여 달성된다.

이러한 커버에 의하여, 눈에 보이는 펜의 외관은, 특히 파지부 영역에서, 센서를 구비하는 측정 기구의 구조에 관계없이 선택될 수 있다. 본 발명에 따르면, 촉감은 측정 기구에 의해서가 아니라 커버에 의해서 결정되므로, 상기 선택은 촉감에 대해서도 동일하게 적용된다.

바람직하게는, 상기 커버는, 상기 펜의 샤프트를 적어도 부분적으로 둘러싸는 슬리브의 형태로 구성된다. 이러한 구성은 특히 제조의 단순성 면에서 아주 유리하다.

본 발명에 따르면, 상기 측정 기구는 더욱 바람직하게 기어 유닛을 구비하고, 상기 기어 유닛은 파지부에 작용하는 힘으로부터 발생하는 제1 운동을 상기 센서로 전달한다.

다시 말하면, 본 발명의 이러한 구조에 따라, 상기 파지부에 작용하는 힘은 직접 상기 센서로 전달되지 않고, 기어 유닛이 중간에 위치하여, 상기 센서에 작용하는 힘의 방향과 크기를 각각의 상황에 따라 적절히 구성할 수 있도록 한다. 추가로, 그리하여, 상기 파지부가 지나치게 두꺼워지지 않도록, 상기 센서는 두께를 거의 증가시키지 않는 위치에 배치될 수 있는 구성으로 이루어진다.

이러한 점에서, 본 발명에 따르면, 상기 기어 유닛이 제1 이동을 제2 이동으로 전달하며, 상기 제2 이동은 상기 제1 이동에 대하여 횡방향으로 향하고 경사진 램프(ramp)를 통해 센서에 의하여 포착되는 것이 바람직하며, 상기 램프의 침투 경사각(

, angle of attack)이 기어비를 결정한다.

이것은 램프의 침투 각도를 적절히 선택하여 측정 민감도를 설정할 수 있는 가능성을 제공한다.

본 발명의 특별한 바람직한 실시예에 따르면, 기어 유닛은 센서로 전달되는 힘을 제한하기 위한 수단을 구비한다.

이러한 구성은, 센서가 과도한 힘에 노출되지 않도 록하여 센서를 손상으로부터 보호한다. 특히 센서는 최대 부하로부터 보호된다.

본 발명에 따르면, 상기 제한 수단 또는 제한 장치는 탄성 돌출부를 더 갖는 것이 바람직하다. 이러한 구성은 특히 간단한 실행을 구현한다.

본 발명에 따르면, 센서를 더욱 보호하기 위하여, 기어 유닛에 의해 전달된 힘에 대응하여, 센서가 탄성적인 복원력에 대항하여 벗어날 수 있도록 구성될 수 있다.

특히 바람직한 본 발명의 실시예는, 상기 샤프트가 기어 유닛의 적어도 일부분으로 구성되는 것이 좋다.

환언하면, 샤프트에 추가 기능이 할당되는데, 즉, 상기 샤프트는 (적어도 부분적으로는) 파지부에 작용하는 힘을 센서에 전달하는 역할을 한다. 그렇게 함으로써 부품의 수를 낮게 유지할 수 있다.

예를 들어, 샤프트의 외측 윤곽이 파지부에 작용하는 힘에 반응하여 탄성 복원력에 대해 조정되며, 여기서 센서는 조절에 반응한다.

즉, 이 구성에서 샤프트는 파지부에 작용하는 힘에 의해 변형되며, 여기서 변형은 센서에 작용한다.

마지막으로, 본 발명에 따르면, 펜의 원주 방향에서 본 파지부가 센서 및/또는 기어 유닛과 다른 각도 범위에 있는 것이 특히 바람직하다.

따라서 파지부에 작용하는 힘을, 이동이나 운동으로 변환하는 것이 특히 용이하며, 상기 이동은 기어 유닛에 의하여 센서에 작용하는 힘으로 전환된다.

본 발명에 따라, 센서가 있는 측정 장치가 눈에 보이는 느낌 및 손으로 느끼는 촉감 모두를 더 이상 부정적으로 간섭하지 않도록 펜이 개선된다.

이하에서, 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 예시적인 실시예에 의해 더욱 자세히 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 펜의 예시적인 실시예의 개략적인 측면도를 나타낸다.
도 2는 도 1의 펜에 대한 개략적인 단면도를 나타낸다.
도 3은 도 2의 확대된 부분을 개략적으로 나타낸다.
도 4는 도 2와 도 3의 개략적이고 확대된 상부를 나타내고 있으나 슬리브는 없는 상태이다.
도 5 내지 도 7은 도 2에서 도 4까지와 같은 도면을 나타내지만, 다른 실시예를 나타낸다.
도 8은 도 4에서 도 7까지의 실시예의 중앙면 근처의 개략적인 단면도를 나타낸다.
도 9는 도 1과 동일한 도면을 보여주지만, 세 번째 실시예를 나타낸다.
도 10과 도 11은 도 1과 동일한 도면을 나타내지만, 네 번째와 다섯 번째의 실시예를 나타낸다.

도 1 내지 도 4의 발명에 따른 펜의 실시예는, 잉크(12)를 구비하는 리필 튜브(10, 잉크 카트리지)와, 파지부(20)를 구비하고, 왼쪽과 오른쪽으로 2 개의 절반 쉘부(14, 16)를 구비하는 샤프트(18) 및 상기 파지부(20) 영역에서 상기 샤프트(18)를 적어도 부분적으로 둘러싸는 슬리브(22) 형태의 커버를 포함한다.

힘 센서(24)는 상기 파지부(20)에 작용하는 방사상 힘을 측정하는 데 사용된다.

상기 슬리브(22)는 그 전체 길이의 일부에 걸쳐서, 상기 샤프트(18) 위에 눌려진다. 상기 파지부(20)의 영역에서, 상기 샤프트(18)는 결합선의 하나를 따라 오목한 오목부를 구비하고 있어서, 상기 2개의 절반 쉘부(14, 16)가 상기 영역에서 서로 눌려질 수 있도록 되어 있다. 도 1에서, 상기 오목부는 점선으로 표시되고, 도면부호 26으로 표시되어 있다.

상기 샤프트(18)와 상기 슬리브(22)는 각각 탄성변형 가능한 재료로 만들어지고, 이것이 힘 측정을 위하여 사용되는 탄성변형을 가능하게 하는 이유이다.

아래에서 더욱 자세하게 설명될 것이지만, 상기 파지부(20)와 상기 샤프트(18)를 둘러싸는 상기 슬리브(22)의 변형이 상기 힘 센서(24)로부터 멀어지는 방향으로 일어나서 이러한 변형은 측정 과정에 영향을 주지 않는다. 펜의 원주 방향에서 보았을 때, 한쪽 편의 파지부(20)와 다른쪽 편의 센서(24)가 다른 각도 범위에 위치한다. 상기 파지부(20)와 상기 센서(24)는 약 90도 의 각도로 분리되어 있다.

상기 센서(24)는 방사 방향에 대하여 기울어져 있다. 경사각(

)을 설정함으로써, 민감도가 결정될 수 있는데, 즉, 파지부에서 슬리브(22)의 변형의 결과로서 센서(24)에 대한 압력의 정도가 결정될 수 있다.

이 목적을 위하여, 상기 센서(24)는 상기 절반 쉘부(14)의 돌출부(29)의 경사 램프(28)에 부착되어 있다. 상응하는 램프(30)가 상기 절반 쉘부(16)의 탄성 돌출부(32)에 부착되어 있다.

도 3을 참조하면, 상기 오목부(26)는 폭(B)을 가지고, 상기 탄성 돌출부(32)는, 상기 파지부(20)에 어떤 압력도 작용하지 않을 때, 상기 절반 쉘부(14)로부터 거리(A)만큼 떨어져 있다. 이 거리(A)는, 상기 탄성 돌출부(32)가 상기 절반 쉘부(14)를 치기 전에 가능한 최대 변형을 결정한다. 2 개의 값 A, B 중에 더 작은 값이 센서(24)에 대한 최대 하중을 결정한다. 바람직하기로는, 상기 거리(A)는 폭(B)보다 작다. 앞에서 이미 언급한 바와 같이, 상기 센서(24)의 경사, 즉 상기 경사각(

)은, 상기 샤프트(18)의 변형이 상기 센서(24)에 힘을 작용하는 정도로 부여된다. 하중을 받을 때 센서(24)를 누르는 상기 돌출부(29)와 탄성 돌출부(32)는 둘 다 휨재이므로, 그들의 변형은, 특히 상기 탄성 돌출부(32)와 상기 슬리브(22) 사이의 거리(C)가 0이 되지 않는 한, 센서(24)에 작용하는 하중을 추가적으로 제한할 수 있다. 이는 상기 슬리브(22)의 변형에 의하여 촉진되는데, 상기 슬리브(22)는, 도 2에서 양쪽 측면을 형성하는 상기 파지부(20)에 축방향 압력이 작용할 때, 아래 위로 부풀린다.

돌출부(29, 32)를 구비하는 상기 샤프트(18)의 2 개의 절반 쉘부(14, 16)는, 상기 파지부(20)에 작용하는 힘을 상기 센서(24)로 전달하는 기어 유닛을 형성한다.

앞에서 설명한 구성 요소에 추가하여, 도 4는 전선 부재(40)를 도시하는데, 상기 전선 부재(40)는 상기 센서(24)를 평가 전자부품(미 도시)에 연결한다. 이 전자부품에 의하여 센서(24)에서 방출된 신호가 평가될 수 있다.

펜의 조립은 아래와 같이 수행된다. 먼저, 상기 센서(24)가 상기 절반 쉘부(14)의 램프(28)에 접착된다. 그러고 나서, 상기 절반 쉘부(16)가 고정된다. 그리고 상기 슬리브(22)를 압박함으로써 구성이 완료된다.

도 5 내지 도 8에 따른 실시예는, 특히 센서(24)가 경사져 있지 않은 점에서, 앞에서 설명한 실시예와 다르다. 대신에, 상기 탄성 돌출부(32)와 센서 사이에 돌출부(42)가 구비되어 있다. 이것은 횡방향 슬롯(46, 48, 도 8 참조)에 의하여 유연한 디자인을 갖는다. 상기 센서(24)는 견고한 베이스(44)에 의하여 지지된다. 상기 센서는 전선 부재(40) 위에 위치한다. 이러한 실시예에서, 상기 램프(28)는 유연성 있는 돌출부(42) 위에 형성된다.

특히, 이 실시예의 경우에, 도 5와 도 6은 집게 형상으로 센서(24)가 장착된 형태를 보여준다. 견고한 베이스(44)는 센서(24)를 지지하고, 파지부(20)에서 슬리브(22)의 압축작용 하에 상기 탄성적인 돌출부(32)가 상기 램프(30, 28)에 의하여 도 5와 도 6에 보인 유연성 있는 돌출부(42)를 아래로 누를 때, 유연성 있는 돌출부(42)는 상기 센서(24) 위로 눌려지게 된다.

탄성적인 돌출부(32)의 바닥(미 도시)은, 센서(24)의 측정 핀이 너무 깊이 눌려지기 전에, 상기 센서(24)와 함께 견고히 움직인다. 상기 절반 쉘부(16)가 상기 절반 쉘부(14) 위로 눌려지도록 하는 램프(30)의 각도에 의하여, 힘을 측정할 때, 기어비가 정해질 수 있다. 변형이 증가함에 따라 상기 램프(30)는 램프(28)를 누르고, 그에 따라 상기 센서(24)를 누르게 된다. 이것은 슬리브(22)의 변형에 의하여 촉진되고, 상기 슬리브(22)는 상기 파지부(20)에 압력 작용시 위와 아래로 부풀려진다.

도 7과 도 8은 횡방향 슬롯(46, 48)을 도시하는데, 이에 의하여 유연성 돌출부(42)의 강직성이 감소된다.

도 8은 스트립(50, 52)을 보여주는데, 이는 상기 센서(24)의 측정 핀의 압입 깊이를 주어진 정도로 제한하는데, 이는 초과 하중이 걸리면 상기 스트립이 압력을 상기 센서(24)의 하우징으로 분산하기 때문이다.

도 2 내지 도 4의 실시예에서와 달리, 도 5 내지 도 8에 따른 실시예에서는, 상기 센서(24)에서는 미끄럼 이동이 일어나지 않고, 한편에 램프(28)을 구비하는 돌출부(42)와 다른편에 램프(30)을 구비하는 돌출부(32) 사이에만 미끄럼이 일어난다. 이는 미끄럼에 관련되는 재료의 선택의 자유도와 재료 소모를 감소시키는 역할을 한다. 특히, 상기 센서는 특정한 사양에 의존하게 되는데, 용접이나 납땜 중에 고온에 견뎌야 하고, 이에 따라, 예를 들면, 상대적으로 무른 절반 쉘부(14, 16)와 반대로 상대적으로 견고한 재료를 포함하기 때문이다.

도 9에 보인 제3 실시예에서, 펜의 샤프트는 2 개의 절반부를 갖는 갈라진 케이스로 구성되고, 파지 영역이 샤프트의 길이 부분에 걸쳐 미끄러지게 되어 있다. 파지 영역의 부분(도 1에서 음영처리된 부분)에서, 샤프트는 심(seams)의 하나를 따라 오목한 오목부를 구비하여, 갈라진 케이스의 2 개의 절반부가 이 부분에서 눌려질 수 있다. 상기 오목부는 평면도에서, 점선으로 표시되어 있다(도 1 참고). 샤프트와 파지 영역에 유연성 재료를 사용함으로써 가역 변형을 가능하게 하고, 힘 측정을 위하여 사용될 수 있다. 동시에, 오목부의 형태는 센서의 최대 변형을 제한하고, 센서에 초과 하중이 걸리는 것을 방지한다. 상기 파지 영역의 변형은 상기 센서로부터 멀어지는 방향으로 일어나서, 이 변형이 측정 과정을 방해할 수 없게 되어 있다.

도 9는 센서(24)가 마치 펜치(pincers) 사이에 장착된 것같은 상태를 나타낸다. 상기 센서는 유연성 캐리어(35, carrier) 위에 장착되어 있고, 이 캐리어는 또한 전기 연결부를 지지하고, 상기 센서는 상기 샤프트(18)의 왼쪽 절반 쉘부(14)에서 오목부(36)에 놓여진다. 파지부가 눌려졌을 때 센서를 위로 미는 탄성 돌출부(32)는 샤프트의 반대쪽 절반 쉘부로부터 돌출한다.

변형이 증가함에 따라, 램프의 오른쪽 측면이 상기 유연성 캐리어(35)의 아래쪽면을 아래쪽에서 밀고, 그에 따라 센서를 위로 밀게 된다. 이것은 파지 영역의 변형에 의하여 촉진되고, 압력이 양 측면에서 작용될 때 위와 아래로 부풀고, 이렇게 되어 상기 샤프트의 2개의 절반 쉘부의 중첩 이동을 촉진하게 된다. 상기 샤프트의 오른쪽 절반 쉘부 위의 돌출부의 경사진 상부면은, 상기 샤프트의 절반 쉘부의 변형이 상기 센서의 이동으로 전이되는 각도를 결정한다.

탄성 돌출부(32)는 센서(24) 위에서 미끄러지지 않고, 캐리어(35)에서 미끄러지는 것이 바람직하다.

조립 과정에서, 상기 샤프트의 오른쪽 절반 쉘부가 상기 왼쪽 절반 쉘부에 맞춰지기 전에 먼저 센서가 상기 샤프트의 왼쪽 절반 쉘부에 삽입된다. 파지 영역에 미끄러져 넣으면 조립이 완료된다.

상기 샤프트의 절반 쉘부의 유연성은 노치를 통하여 조정될 수 있다.

도 10에 보인 실시예는 유연성 플레이트 위에 아암을 생략하고 힘 센서를 장착하기 위하여 센서 플레이트 자체를 사용한다. 이러한 구조를 위하여, 상기 캐리어(35)는, 도 10에 보인 바와 같이, 상기 샤프트의 2개의 절반 쉘부(14, 16)가 서로에 대하여 이동할 수 있도록 하여야 한다. 이를 위하여, 상기 캐리어는 고정된 위치(19)에서 오른쪽 절반 쉘부에 장착되고, 왼쪽 절반 쉘부에서 슬롯 내에서 이동가능하게 된다. 파지부에 작용하는 압력은 상기 2 개의 절반 쉘부를 서로에 대하여 이동하도록 설계되고, 그에 따라 하부 조인트에서 쐐기 형태의 오버랩이 상기 센서(24)의 측정 핀에 수직 힘을 작용하게 된다. 상기 플레이트의 일측 고정식 장착은, 측정 핀과 샤프트 사이가 아니라, 샤프트의 2 개의 절반 쉘부(14, 16) 사이에서만 안내 이동이 일어나도록 해준다.

도 11에 나타낸 실시예서, 상기 캐리어는 상기 샤프트에 대하여 이동하게 되어 있는데, 이는 구조가 아주 달라 보이는 이유이다. 상기 샤프트의 2 개의 절반 쉘부 사이의 갭(gap) 대신에, 이러한 구조에서의 유연성은, 2 개의 압력 표면을 형성하는 U자 형태의 홈으로부터 유래되고, 압력 표면은 플라스틱 재료의 스프링 강성에 대항하여 압축된다. 내측에서, 상기 2 개의 압력 표면은 2 개의 웨지(37)를 통하여 센서 캐리어(35)를 누르고, 상기 센서(24)는 센서 캐리어(35)의 하측에 부착된다. 상기 압력 표면의 내측의 쐐기 형태의 이빨이 상기 캐리어를 아래로 누름에 따라, 상기 압력 표면이 상기 샤프트의 절반 쉘부(14, 16)의 하측에 대하여 상기 센서 핀을 누르게 된다.

이러한 구성은 상기 센서의 특히 간단한 설치에 의해 그 자체로 차별화된다.

상기 샤프트의 변형이 상기 센서 위의 측정 핀의 이동으로 전환되는 정도는 경사각(

)을 통하여 조절될 수 있다.

요약하면, 본 발명은, 여러 가지 다양한 실시예에서 본 발명의 실시를 위하여 개별적으로 또는 조합하여 필수적인 아래의 특징들을 포함한다는 것을 익히 알 수 있을 것이다.

상기 슬리브(22, pushed on sleeve)는 측정 기구를 바깥쪽에서 감싼다.

상기 센서(24)의 경사에 있어서 또는 상기 램프(28, 30)의 침투 각도에 있어서 변화는 측정 민감도를 조절할 수 있는 가능성을 제공한다.

상기 탄성 돌출부(32)는 상기 센서(24)에 작용하는 힘을 제한한다.

상기 센서(24)는 탄성적으로 지지된다. 상기 센서는 상기 샤프트의 벽 안에 숨겨질 수 있고, 거기에서 상기 슬리브(22)와 파지부(20)의 두께에서 증가에 의하여 낮게 유지될 수 있다.

상기 펜은 쉽게 조립될 수 있다.

10: 튜브(잉크 카트리지)
12: 잉크
14: 샤프트의 절반 쉘부 (왼쪽)
16: 샤프트의 절반 쉘부 (오른쪽)
22: 슬리브
24: 센서
29: 돌출부(또는 샤프트의 왼쪽 절반 쉘부의 블레이드)
32: 돌출부(또는 샤프트의 오른쪽 절반 쉘부의 블레이드)
35: 유연성 캐리어

: 경사각

Claims (10)

1. 샤프트(18)와, 파지부(20), 및 센서(24)를 갖는 측정기구를 구비한 펜으로서, 상기 측정 기구는 파지부에 작용하는 힘을 측정하도록 되어 있는 펜에 있어서,
   상기 파지부(20)의 영역에 커버(22)를 구비하고, 상기 커버는 상기 측정 기구를 바깥에서 감싸도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 펜.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 커버(22)는 슬리브 형태로 되어 있고, 상기 슬리브는 적어도 부분적으로 상기 샤프트(18)를 둘러싸도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 펜.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 측정 기구는, 기어 유닛(14, 16, 29, 32; 14, 16, 32, 42, 44)을 구비하고, 상기 기어 유닛은 상기 파지부(20)에 작용하는 힘으로부터 발생하는 제1 운동을 상기 센서(24)로 전달하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 펜.
   
4. 제3항에 있어서, 상기 기어 유닛(14, 16, 29, 32; 14, 16, 32, 42, 44)이 제1 이동을 제2 이동으로 전달하며, 상기 제2 이동은 상기 제1 이동에 대하여 횡방향으로 향하고 램프(28, 30, ramp)를 통해 상기 센서(24)에 의하여 포착되며, 상기 램프(28, 30)의 침투 경사각(

   

   , angle of attack)이 기어비를 결정하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 펜.
   
5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 기어 유닛(14, 16, 29, 32; 14, 16, 32, 42, 44)은, 상기 센서(24)로 전달되는 힘을 제한하기 위한 제한 장치(32, 42)를 구비하는 것을 특징으로 하는 펜.
   
6. 제5항에 있어서, 상기 제한 장치(32, 42)는 탄성 돌출부(32)를 구비하는 것을 특징으로 하는 펜.
   
7. 제3항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 센서(24)는, 상기 기어 유닛(14, 16, 29, 32; 14, 16, 32, 42, 44)에 의하여 전달된 힘에 반응하여, 탄성 복원력에 대하여 벗어날 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 펜.
   
8. 제3항 내지 제7항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 샤프트(18)는, 상기 기어 유닛(14, 16, 29, 32; 14, 16, 32, 42, 44)의 적어도 일부분인 것을 특징으로 하는 펜.
   
9. 제8항에 있어서, 상기 샤프트(18)의 바깥 윤곽이, 상기 파지부(20)에 작용하는 힘에 반응하여, 탄성 복원력에 대하여 조정되고, 상기 센서(24)는 상기 조정에 반응하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 펜.
   
10. 제1항 내지 제9항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 파지부(20)는, 상기 펜의 원주 방향에서 보았을 때, 상기 센서(24) 및/또는 상기 기어 유닛(14, 16, 29, 32; 14, 16, 32, 42, 44)보다 다른 각도 범위에 있는 것을 특징으로 하는 펜.

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