RU1808121C

RU1808121C - Тактильный чувствительный элемент

Info

Publication number: RU1808121C
Application number: SU894614454A
Authority: RU
Inventors: Рихтер Ханс
Original assignee: Бломберг Роботертехник, Гмбх
Priority date: 1988-07-14
Filing date: 1989-07-10
Publication date: 1993-04-07
Also published as: JPH0267936A; JP2806560B2; DE58906413D1; EP0350638A2; US5014224A; EP0350638A3; EP0350638B1

Abstract

Использование: в измерительной технике . Сущность изобретени : в тактильном чувствительном элементе на пленочной подложке 1 размещена провод ща дорожка 2А из резистивного электрического материала , который выполнен упругим. В местах перекрещивани хорошо электропроводных провод щих дорожек ЗА, 3В, ЗС, которые размещены на последующей упругой пленке 4, провод ща дорожка 2А имеет . равномерно выпукло-изогнутую поверхность 7, Если оказываетс давление на последующую пленку 4, тогда выпукла поверхность 7 провод щей дорожки 2А деформируетс в зоне оказывани давлени , в результате в этой зоне одна из хорошо электропровод щих дорожек 3В прижимаетс к провод щей дорожке 2А на зависимой от давлени длине участка, общее сопротивление провод щей дорожки 2А измен етс в зависимости от давлени . Путем измерени этого общего сопротивлени и потенциала хорошо электропровод щих дорожек ЗА, 3В, ЗС становитс возможным определить возникновение давлени по месту и величине . 3 з.п. ф-лы, 21 ил. Ё

Description

ЗС

00

о

00

ю

со

Изобретение касаетс тактильного чувствительного элемента.

Цель изобретени - усовершенствование тактильного датчика, чтобы при простой конструкции нар ду с определением места можно было бы также замерить с большой точностью величину давлени .

На фиг, 1 изображен разрез ча.сти чувствительного элемента; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез, соответствующий фиг. 2, при воздействии давлени на чувствительный элемент, первый вариант выполнени ; на фиг. 5 - разрез чувствительного элемента, второй вариант выполнени ; на фиг. 6 - разрез В-В на фиг. 5; на фиг. 7 - разрез Г-Г на фиг. 5; на фиг. 8 - разрез Д-Д на фиг. 5; на фиг. 9 - разрез Е-Е на фиг, 5 (втора форма выполнени датчика); на фиг. 10 - вертикальный разрез, третий вариант выполнени чувствительного элемента; на фиг. 11 - разрез Ж-Ж на фиг. 10; на фиг. 12 - разрез 3-3 на фиг. 10; на фиг, 13 - вертикальный разрез чувствительного элемента, четвертый вариант выполнени ; на фиг. 14 - вертикальный разрез чувствительного элемента , п тый вариант выполнени ; на фиг. 15 - разрез И-Й на фиг. 14; на фиг. 16 - разрез К-К на фиг. 14; на фиг. 17 - вид сверху на панель, имеющую резистивные дорожки по шестому варианту выполнени ; на фиг. 18 - разрез Л-Л на фиг. 17; на фиг. 19 - вид сверху на панель, имеющую провод щие дорожки по шестому варианту выполнени ; на фиг. 20 - разрез M-М на фиг. 19; на фиг. 21 - вертикальный разрез чувствительного элемента по шестому варианту выполнени .

На пленочной подложке 1, котора состоит из электрически непровод щего материала , расположены три провод щие дорожки 2А, 2В, 2С в форме полос из пленки из резистивного материала. Полосы 2А, 2В, 2С проход т на рассто нии друг от друга и параллельно друг другу, тем самым они изолированы друг от друга в электрическом отношении . Три провод щие дорожки 2 соответственно с левой стороны соединены друг с другом, име совместное подсоединение 0. На правой стороне предусмотрено дл каждой провод щей дорожки отдельное электрическое подсоединение А 1, А2, A3. Путем измерени падени напр жени между соединением 0 с одной стороны и подсоединени ми А1, А2, A3 с другой стороны или путем измерени тока, протекающего через подсоединени А1, А2. A3, вл етс возможным зарегистрировать соответствующее электрическое сопротивление провод щих дорожек 2. Если датчик давлени не нагружен давлением, то электрические сопротивлени провод щих дорожек 2А, 2В, 2С равны друг другу.

Над провод щими дорожками 2А, 2В, 2С, перекрещива под пр мым углом провод щие дорожки 2, проход т три электрических плоских провод щих дорожки ЗА, 3В, ЗС, расположенные на рассто нии друг от друга и электроизолированно друг от друга. Кажда провод ща дорожка 3 соединена с

подсоединением a, b и с.

Эти провод щие дорожки расположены на плоской, неэлектропроводной последующей пленке 4. Провод щие дорожки 3 состо т из хорошо провод щего электрического материала, который, например, намыл етс на пленку 4,

В каждом месте перекрещивани между провод щей дорожкой 2А, 2В, 2С с провод щей дорожкой ЗА, 3В, ЗС провод щие дорожки 2А, 2В, 2С, выполненные из упругой пленки,изогнуты выпукло в направлении соответствующей провод щей дорожки ЗА, 3В, ЗС. Далее последующа пленка 4 в каждом месте перекрещивани имеет ниппель 5, который входит в соответствующее углубление 6 на каждой части выпукло-изогнутой поверхности 7. В области каждого ниппел провод щие дорожки 3 имеют выемка Ниппели 5, как показано на фиг; 2 и 3, держат провод щие дорожки 3 на незначительном рассто нии относительно поверхности провод щих дорожек 2.

Когда чувствительный элемент испытывает воздействие давлени , например, с помощью штифта 8, то возникают, например, услови в соответствии с фиг. 4. При этом п ровод ща дорожка 3 В, котора состоит из металла, входит в плоский контакт с провод щей дорожкой 2А, состо щей из резистивного материала, и при этом шунтирует ее по длине X. Омическое сопротивление провод щей дорожки 2А, измеренное между подсоединительными точками О и А1, тем

самым определ етс общей длиной дорожки 2А за вычетом длины X. Далее провод ща дорожка 3В принимает потенциал, который соответствует половине разности потенциалов между подсоединительными

точками 0 и А1 и который возникает в подсоединении Ь. Благодар потенциалу, возникающему в подсоединении b и за счет падени сопротивлени между подсоединени ми 0 и А1 или за счет увеличени тока,

протекающего через подсоединение А1, можно определить место, в котором штифт 8 оказывает воздействие на сенсор, а именно чейку 10, где перекрещиваютс проводники 3В и 2А. Речь идет при этом о верхней средней чейке в соответствии с фиг. 1.

Величина давлени , оказываемого штифтом 8, определ ет деформацию выпукло-изогнутой области провод щей дорожки 2 каждой чейки 10. Эта деформаци примерно пропорциональна давлению и тем самым примерно пропорциональна длине X, на которой дорожки 2 и 3 прилегают друг к другу. Тем самым падение сопротивлени , вызванное длиной X в дорожке 2, определ ет величину оказываемого давлени .

В примере выполнени в соответствии с фиг. 5 и 9 на подложке 1 расположены в двух- или трехмерно выпукло-изогнутые круглые проводники 2Д (см. фиг. 8), которые выполнены из резистивного материала и которые в вертикальном направлении соединены друг с другом с провод щим участком 11 из материала, обладающего хорошей электропроводностью. Они имеют выпукло- изогнутую поверхность 7. Выше этого жесткого проводника 2Д нат нута эластична пленка 12, котора на своей нижней стороне имеет проводники ЗД круглой формы, лежащие напротив проводников 2Д, из хорошо провод щего материала (см. фиг. 9), которые, например, напылены на пленку 12.

На пленке 4 расположены изогнутые выпукло проводники 2Д напротив проводников 2Д, при этом проводники 2Д также состо т из резистивного материала и в горизонтальном направлении соединены друг с другом с помощью провод щих участков 9 (см. фиг. 6). Они имеют изогнутую вогнуто поверхность 7А. Напротив них на поверхности плекки 12 соответственно расположены два круглых проводника ЗЕ, электрически разделенные друг с другом, состо щие из хорошо провод щего электричество материала , острые концы которых направлены против друг друга. Поддерживаетс пленка 12Т на пленки 1 и 4 с помощью заклепок 15. Проводники 2Д с провод щими участками 11 образуют в каждом случае проход щие вертикально провод щие дорожки, в то врем как проводники 2Е с провод щими участками 9 образуют проход щие горизонтально дорожки, которые в основном состо т из резистивного материала и значение сопротивлени которых регистрируетс .

Когда давление действует на эластичную пленку 4, эластична пленка 12 пропорционально давлению прижимаетс над поверхностью 7 к поверхности 7А, причем провод щие дорожки 3 и ЗЕ обуславливают пропорциональное давление шунтировани в проводниках 2Д и 2Е, состо щих из резистивного материала. Обусловленное тем самым измерение сопротивлени дает возможность определить давление по месту и величине.

В примере выполнени в соответствии с фиг, 5-9 проводники 2Д и 2Е, которые соответственно расположены и соедин ютс последовательно так, чтобы можно было 5 определить место и величину воздействи давлени с измерением сопротивлени последовательной схемы в горизонтальном и вертикальном направлени х.

В примерах выполнени в соответствии

0 с фиг. 10-12, которые по существу соответствуют примерам выполнени фиг. 5-9. соединени дл фиг. 10 предусмотрены дл каждого проводника 2Д, благодар чему хот и повышаетс количество подсоедине5 ний, однако в этом случае становитс возможным определить величину давлени в каждой отдельной чейке 10. В соответствии с фиг. 10 в горизонтальном направлении не предусмотрено никаких отдельных про0 водников 2Е, а они выполнены целыми, . сквозными, так что можно исключить провод щие участки 9.

В примере выполнени в соответствии с фиг. 13 проводники 2Д, состо щие из ре5 зистивного материала, также сделаны жесткими . Проводники ЗД, состо щие из хорошо провод щего материала, расположены на эластичной пленке 22, котора в зависимости от давлени Р от точки X до

0 точки Z прижимаетс к вогнутой поверхности 7, за счет чего проводник ЗД шунтирует участок X у проводника 2Д. Такой чувствительный элемент дает возможность регистрации места воздействи давлени и его

5 величины в одном направлении координат. Дл второй, проход щей перпендикул рно первой координаты примен етс второй вмонтированный одновременно датчик, по-, вернуты.й по отношению к первому на 90°.

0 Чувствительный элемент, представленный на фиг. 13, также пригоден в качестве измен емою сопротивлени , чтобы его можно было применить в качестве датчика пути. В примере выполнени в соответствии

5 с фиг. 14-16, которые по своей конструкции соответствуют представленным на фиг. 10- 12, предусмотрены в пленке 12 в каждой измерительной чейке измерительные полоски 16, кажда из которых имеет подсое0 динени 17, что дает возможность замер ть в каждой чейке 10 действующее там давление .

В примере выполнени в соответствии с фиг, 17-21 пленку 1, состо щую из двух

5 слоев, располагают на подложке 13, пленка при этом на своей верхней стороне несет провод щие дорожки 2F из резистивного материала. Кажда провод ща дорожка 2F имеет четыре пр молинейных провод щих

участка 18, причем соседние провод щие

участки 18 проход т перпендикул рно по отношению друг к другу. Оба конца каждой провод щей дорожки 2F имеют электрическое подсоединение с проводами 19, которые проход т между обоими сло ми пленки 1 и состо т из хорошо электропровод щего материала.

На пленке 1 расположена эластична пленка 22. Эта пленка 22 в зоне пр мых провод щих участков 18 имеет выпуклые участки поверхности 7, которые соответственно покрыты провод щей дорожкой 3F из хорошо провод щего материала. Выпуклые участки поверхности 7 имеют круглую форму . Между выпуклыми участками поверхности 7 предусмотрены дистанционные перемычки 20. В центре каждой провод щей дорожки 2F в пленке 1 и подложке 13 расположено отверстие 21, в которое входит ниппель 23 упругой пленки 22, имеющий утолщенную головку, Таким образом получаетс соединение между пленкой 22 и подложкой 13. В каждом случае провод ща дорожка в соединении с выпуклыми участками поверхности 7, которые соответственно открыты провод щей дорожкой 3F, представл ет собой чейку 10.

Когда неэластичную пленку 22 воздействует давление, то выпукла часть поверхности 7 прижимаетс к пленке 1, причем провод щие дорожки 3F почти пропорцио- нально давлению шунтируют провод щие участки 18 провод щей дорожки 2F и тем самым измен ют сопротивление чейки 10, замеренное в местах подсоединений 19, т.е. снижают его. Формула изобретени

Claims

1. Тактильный чувствительный элемент, содержащий по крайней мере две панели из диэлектрического материала, расположенные одна над другой, по крайней мере одна из которых выполнена эластичной, первую и вторую группы дорожек, размещенных .между панел ми, причем дорожки одной из групп выполнены плоскими, одна группа дорожек установлена перпендикул рно другой с образованием множества чеек в. местах их пересечени , дорожки первой группы закреплены на одной панели и установлены через интервал параллельно одна другой,

дорожки второй группы закреплены на другой панели и установлены через интервал параллельно одна другой, а дорожки одной из групп выполнены из электропроводного материала, отличающийс тем, что,

с целью повышени точности измерени , друга группа дорожек выполнена из элект- рорезистивного материала, а эластична па- нель в местах установки дорожек выполнена выпуклой, при этом дорожки,

размещенные на выпуклых участках панели, выполнены выпуклыми,

2. Элемент поп.1,отличающий- с тем, что дорожки, установленные на выпуклых поверхност х эластичной панели, выполнены из электропроводного материала .

3. Элемент по п. 1, отличающийс тем, что дорожки из электропроводного материала первой группы выполнены в виде

полусфер, установленных с интервалом одна относительно другой в два р да и закреплены на полусферах, выполненных на .эластичной панели, а дорожки второй груп- пы выполнены в виде провод щих линейных

участков из электрорезистивного материала , при этом кажда чейка состоит из четырех полусфер дорожки первой группы и четырех линейных участков второй группы дорожек, расположённых под пр мым углом друг к другу и соединенных между собой, причем каждый участок размещен напротив линии, проход щей через центр полусферы, а полусферы из электропроводного материала первой группы дорожек соединены электропроводными перемычками.

4. Элемент по п. 3, отличающий- с тем, что в центре каждой чейки на панели из эластичного материала выполнен ниппель, размещенный в отверстии, выполненном на другой панели.

ио

ао Фиг.1

Ц б-б . -f

-- s

к &$$Ј2

ifi Jj 111 Л|Јчj Ai rt Pitit fJrt Л 1 j j j 3 i Я11 ijjv I J4 .

ухху лх лхх лхч-ччуу ;у1лх% У лхлх I

/ / 7 /

/ l. 6 7 26

Фиг.З

2C

Фиг. 8

Фи г. &

&ue.f8

Фие.20

e.2f