SE451897B - Flexibelt organ for en kraftgivare med ledare belegna pa ytan av det flexibla organet i dess neutrala bojplan - Google Patents
Flexibelt organ for en kraftgivare med ledare belegna pa ytan av det flexibla organet i dess neutrala bojplanInfo
- Publication number
- SE451897B SE451897B SE8204218A SE8204218A SE451897B SE 451897 B SE451897 B SE 451897B SE 8204218 A SE8204218 A SE 8204218A SE 8204218 A SE8204218 A SE 8204218A SE 451897 B SE451897 B SE 451897B
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- flexible
- mounting base
- recessed surface
- electrically conductive
- neutral bending
- Prior art date
Links
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 title claims description 41
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 23
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 35
- 239000012799 electrically-conductive coating Substances 0.000 claims description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 abstract description 7
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 abstract description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 4
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
- G01P15/13—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by measuring the force required to restore a proofmass subjected to inertial forces to a null position
- G01P15/132—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by measuring the force required to restore a proofmass subjected to inertial forces to a null position with electromagnetic counterbalancing means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
- G01P15/125—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by capacitive pick-up
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
- G01P15/13—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by measuring the force required to restore a proofmass subjected to inertial forces to a null position
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Axle Suspensions And Sidecars For Cycles (AREA)
- Gyroscopes (AREA)
- Vehicle Body Suspensions (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Springs (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
- Supporting Of Heads In Record-Carrier Devices (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
Description
15 20 25 30 35 40 451 897 2 sidorna av det flexibla partiet. Vidare är denna balansering beroende av filmspänningens stabilitet med avseende på tiden och är också beroende på andra faktorer såsom den omgivande temperaturen, materialets renhet och ytföroreningar.
I allmänhet har man vid tidigare kända givare funnit det önskvärt att använda tunnast möjliga flexibla organ under hänsynstagande till styrkan och kraven på elasticítet för riktig funktion, så att spänningseffekterna som leder till förspänningsfel minimeras. Man har emellertid funnit att fjäder- förmâgan, antingen den vinkelriktade eller linjära, som åstadkommes av ett flexibelt organ, är proportionell mot kuben för tjockleken "t" av det flexibla organet, medan böjmomentet hos det flexibla organet på grund av spänningarna förorsakade av beläggningen av ledande remsor, endast är proportionell mot "t". Om exempelvis tjockleken hos det flexibla organet reduceras med 3 %, så att vinkelfjädringsförmågan ändras från 209/radian till 79/radian, blir felmomentet på grund av påkänningseffekterna i den ledande beläggningen reducerad med en faktor av endast 1,42. Således inses att den nedre gränsen för acceptabla fjädringsförmågor hos ett konventionellt flexibelt organ nås långt innan felmomentet har reducerats till ett accepta~ belt värde. Således måste för dessa typer av flexibla organ kompromisser göras mellan att erhålla den önskade fjädringsförmågan och styrkan hos det flexibla organet och minimering av spänningseffekterna som leder till fel.
Enligt föreliggande uppfinning är ett Flexibelt organ försett med en elektriskt ledande beläggning på ytor, som befinner sig huvudsakligen på eller i det neutrala böjplanet hos det flexibla organet.
Eftersom det ledande materialet är beläget på en yta som befinner sig huvudsakligen i det neutrala böjplanet för det flexibla organet leder inte spänningar i gränsytan mellan den ledande filmen och det flexibla organet till förspänningsfel. Detta beror på att böjmomentet förorsakat av sådana spänningar är proportionellt mot avståndet från gränsytan till det neutrala böjplanet. Eftersom detta avstånd är huvudsakligen noll minimeras böjmomentet och förspänningsfelen reduceras avsevärt, om inte fullständigt.
Det flexibla organet kan bestå av ett eller flera partier, vilka vardera innehåller en eller flera kanaler, som vardera har en försänkt yta som befin- ner sig huvudsakligen på det neutrala böjplanet för det flexibla organet.
Eftersom den ledande filmen alltid är belägen på eller intill det neu- trala böjplanet är storleken hos det fel som tillföras av den ledande filmen huvudsakligen oberoende av tjockleken och den totala längden och bredden hos det flexibla organet. Således kan det flexibla organet utformas för att åstadkomma tillräcklig styrka och önskad fjädringsförmåga för accelerometern utan att förorsaka avsevärda förspänningsfel på grund av filmspänningar. u, 10 15 20 25 30 35 40 451 897 3 Liknande lösningar på detta problem anges i de parallellt härmed inlämnade svenska patentansökningarna nr 8204220-1 och 8204219-3.
Uppfinningen förklaras närmare i detalj härnedan under hänvisning till ritningarna som visar några föredragna utföringsformer av uppfinningen. Fig 1 är en sprängvy i perspektiv och delvis i tvärsnitt av en aocelerometer som inbegriper det flexibla organet enligt föreliggande uppfinning. Fig 2 är en förstorad fragmentarisk planvy över det flexibla organet i fig 1. Fig 3 är en fragmentarisk perspektivvy tagen huvudsakligen utmed linjen 3-3 i fig 1. Fig 4 är ett tvärsnitt genom ett flexibelt organ med kanaler med olika bredd. Fig 5 och 6 är fragmentariska perspektivvyer liknande fig 3 och visar ytterligare utföringsformer av ett bifilärt flexibelt organ. Fig 7 och 8 är fragmen- tariska perspektivvyer liknande fig 3 som visar två utföringsformer av ett flexibelt organ i ett enda parti.
I Fig 1 och 2 visas en kraftgivare i form av en servostyrd accelerometer 10, som innefattar ett flexibelt organ 12 enligt föreliggande uppfinning.
Accelerometern 10 är av den typ som beskrives i den amerikanska patent- skriften 3 702 073 även om uppfinningen kan användas i andra kraftavkännande givare som använder vinkelrörelse eller linjärrörelse hos ett kraftavkännande element.
Accelerometern 10 består av ett par cylindriska kroppselement 14a, 14b och ett tröghetsmassa-aggregat 16 anordnat däremellan.
Kroppselementen 14a, 14b är huvudsakligen identiska och därför beskrives endast kroppselementet 14a. Kroppselementet 14a innefattar en cylindrisk kroppsvägg 17, som har en inåt förlöpande kant 18, som utgör ett magnetpol- stycke och sträcker sig omkring bottnen samt bildar en botten 19. Polstycket 18 har en cylindrisk innervägg 20, som bildar en urtagning 22. En cylindrisk permanentmagnet 24 är fäst vid plattan 19 i urtagníngen 22. Permanentmagneten 24 har en yttre periferiell yta belägen på avstånd från den inre cylindriska väggen 20 för att bilda ett ringformat mellanrum 26 däremellan.
Tröghetsmassa-aggregatet 16 innefattar ett kraftkänsligt element eller en tunga 30, som är gångjärnsliknande monterad medelst de flexibla organen 12 vid en monteringsbas eller -ring 32.
I accelerometern som visas på figurerna möjliggör det flexibla organet 12 att tungan kan röra sig bågformat relativt monteringsringen 32. Emellertid inses att flexibla organ 12 kan användas i en givare som använder linjär rörelse hos det avkännande elementet utmed axeln för givaren 10.
Vid den övre och den edre ytan 40, 41 hos tungan 30 finns ett par kraftåterställande spolar eller momentspolar 42, 43. Momentspolarna 42, 43 är líndade på bobiner, som passar i det ringformade mellanrummet 26, som är bildat i varje kroppselement 14a, 14b, när de olika delarna hos accelero- mä 10 15 20 25 30 35 40 451 897 metern 10 är hopmonterade.
På den övre ytan 40 av tungan 30 finns ett lager ledande material 45 bringat. Ett liknande lager av ledande material är avsatt på den nedre ytan 41 hos tungan 30. Dessa elektriskt ledande lager bildar ett par kondensator- plattor, som samverkar med en yta 21 hos polstycket 18 och en motsvarande yta hos polstycket hos elementet 14b, på ett sätt som beskrives närmare här nedan.
Tre monteringskuddar 34 (en av dem visas inte i figurerna) är belägna på en övre yta 36 av monteringsringen 32. Tre ytterligare monteríngskuddar är belägna axiellt motbelägna monteringskuddarna 34 på en nedre yta 38 av ringen 32.
Monteringsringen 32 är fäst mellan kroppselementen 14a, 14b så att en kant hos den cylindriska kroppens vägg 17 och en motsvarande kant hos kropps- elementet 14b anligger mot monteringskuddarna, varvid momentspolarna 42, 43 upptages i det ringformade mellanrummet 26 och ett motsvarande ringformat mellanrum i kroppselementet 14b.
Ett par variabla kondensatorer 48, 49 bildas i accelerometern 10, varvid den ena kondensatorn består av ytan 21 och beläggningen på den nedre ytan 38 och den andra består av en yta motsvarande ytan 21 på polstycket hos elemen- tet 14b pch beläggningen 45 på den övre ytan 36 av tungan 30.
De ledande lagren på den övre ytan 40 och den nedre ytan 41 samt moment- spolarna 42, 43 är kopplade till yttre kretsar medelst fyra ledande remsor 47a-d, som sträcker sig till ringen 32 över det flexibla organet 12. De elektriska förbindelserna till de yttre kretsarna sker från ringen 32 via fyra kontaktpinnar (ej visade) belägna i kroppsväggen hos kroppselementen 14a, 14b.
När accelerometern 10 utsättes för acceleration utmed dess axel, rör sig tungan 30 relativt ringen 32 och kroppselementen 14a, 14b, vilket i sin tur förorsakar en ändring i kapacitansen hos kondensatorerna 48, 49. Ändringen i kapacitansen avkännes av en servokrets (ej visad), som i sin tur kopplar en signal proportionell mot ändringen i kapacitans till momentspolarna 42, 43.
Det resulterande uppbyggda magnetiska fältet av momentspolarna 42, 43 samver- kar med magnetfältet från permanentmagneterna i kroppselementen 14a, 14b för att motverka förskjutningen av tungan 30. Den ström som erfordras av moment- spolarna 42, 43 för att bibehålla tungan 30 i ett neutralt läge motsvarar accelerationskraften som accelerometern utsättas för.
För ytterligare beskrivning av accelerometern 10 hänvisas till den amerikanska patentskriften 3 702 073.
Den föredragna utföringsformen av det flexibla organet 12 enligt föreliggande uppfinning visas i fig 3. gl: št 10 15 20 25 30 35 40 451 897 5 Det flexibla organet har en dubbelsidig eller bifilär, fribärande, gångjärnsliknande utformning och består av ett par flexibla partier 60, 62, som sträcker sig mellan tungan 30 och monteringsringen 32. Partierna 60 och 62 är separerade av en mellanliggande öppning, som också sträcker sig mellan tungan 30 och monteringsríngen 32.
De flexibla partierna 60 och 62 har huvudsakligen samma tvärsnitt och därför beskrivas endast partiet 60.
Partiet 60 innefattar en övre och en nedre yta 64 och 66, vilka är huvudsakligen parallella med varandra, samt ett par kanter 68, 70, som är huvudsakligen vinkelräta mot ytorna 64, 66. Ytorna 64, 66 kan också vara icke-parallella och fortfarande kan kanalerna på den neutrala axeln användas.
Det flexibla partiet 60 har ett par kanaler 71, 73, som sträcker sig in i partiet 60 från ytorna 64, 66. Kanalerna 71, 73 har urgröpta ytor 72, 74, som är huvudsakligen parallella och sammanfallande med det neutrala böjplanet för det flexibla partiet 60.
Det "neutrala böjplanet“ är definierat som det plan, som inte utsätts för sträckning eller kompression när det flexibla organet böjas. För ett flexibelt organ med ett likformigt rektangulärt tvärsnitt bestående av två parallella ytor och två kanter såsom det som visas i fig 3, består det neutrala böjplanet av punkter, som befinner sig på lika avstånd från bägge ytorna hos det flexibla organet, dvs planet beläget mitt emellan ytorna hos det flexibla organet.
Om kanalerna inte har samma bredd på varje individuellt flexibelt parti, kommer inte den neutrala böjaxeln (planet) att dela det flexibla organet i två lika delar, utan blir istället förskjutet mot den smalare kanalen.
Tvärsnittet för ett sådant flexibelt organ visas i fig 4. I ett sådant fall kommer placeringen av den neutrala axeln att bestämmas av formeln: v = vol- (ip/run + [up/Auf _ 11 *I n) där Y är en koordinat för det flexibla organets centrumlinje vid bottnen av varje kanal där- Ap/Aul 2_1. Yo är å av den totala tjockleken av det flexibla organet.
Ap är 2 x (det flexibla organets bredd) - (summan av kanalernas bredd).
Aul är (bredden hos den övre kanalen) - (bredden hos den nedre kanalen).
Det bör noteras att det aktuella neutrala böjplanet är något skilt från parallellitet med planet för det flexibla organet på grund av asymmetrin omkring det individuella flexibla organets centrumlinje men eftersom denna effekt normalt är liten kan varje kanal vara belägen så att det neutrala böjplanet passerar genom centrum för kanalen om vinkelrotationen skulle bli 10 15 20 25 30 35 40 451 897 avsevärd.
Kanalerna 71, 73 har också sidovâggar 71a, 71b och 73a, 73b. Även om kanalerna som visas i fig 1-3 har plana väggar 71a, 71b och 73a, 73b, som är vinkelrëta mot ytorna 64, 66, kan dessa ytor alternativt vara avfasade eller ha en krökt utformning med en liten radie. Vidare kan de flexibla partierna vara avfasade eller krökta i området för förbindelse med tungan 30 och mon- teringsringen 32 för att bilda en jämn övergång däremellan till skillnad från den plötsliga övergången enligt fig 1 och 2. I den föredragna utföringsformen är tungan 30, monteringsbasen 32 och det flexibla organet 12 utformade i ett sammanhängande stycke av smält kvarts, som etsats eller på annat sätt behand- lats till den önskade formen. För en detaljerad beskrivning av tillverknings- förfarandet för det flexibla organet 12 refereras till den parallella svenska ansökan nr 8204221-9.
Så snart de urgröpta ytorna 72, 74 har tillverkats anbringas ett tunt lager ledande material, såsom guld, utmed längden av de urgröpta ytorna hos båda de flexibla partierna för att sträcka sig mellan tungan 30 och monteringsringen 32.
Det flexibla organet 12 kan alternativt vara tillverkat av ett elek- triskt ledande material, i vilket fall en elektriskt icke-ledande beläggning avsättas på det flexibla organet 12 innan de ledande remsorna 47 anbringas.
Eftersom filmens spännings-böjmoment är proportionellt mot avståndet, som de ledande remsorna 47 är belägna på från det neutrala böjplanet eller -axeln, så kommer en kraft som verkar vid det neutrala böjplanet parallellt med dess yta inte att åstadkomma något böjmoment, eftersom avståndet skulle vara = noll. Således kommer en ledande remsa som anbringas direkt på den neutrala böjaxeln för det flexibla organet inte att åstadkomma något fel hos utgångssignalen från givaren på grund av spänningar i gränsytan mellan den ledande remsan och det flexibla organet. Eftersom den ledande remsan har en ändlig tjocklek så skall i det ideala fallet, men inte nödvändigtvis, kanalytorna 72, 74 vara belägna förbi den neutrala axeln med halva remsans tjocklek, så att själva remsan blir centrerad omkring den neutrala axeln.
I exemplifierande syfte har nedanstående dimensioner visat sig ge tillfredsställande resultat.
Hänvisnings- beteckning Dimensioner i fig 3 Beskrivning (i mm) a 1. Totala bredden hos det flexibla organet 12 9,14 b 2. Bredden hos varje parti 3,81 c 3. Avståndet mellan kanten 68 och kanalen 71 2,29 d 4. Bredden hos de urgröpta ytorna 72, 74 0,89 :uf- 10 15 20 25 30 35 451 897 7 e 5. Tjockleken hos partierna 60, 62 0,03 6. Djupet av det neutrala böjplanet från 0,015 ytorna 64, 66 g 7. Längden av det flexibla organet 12 2,54 h 8. Avståndet mellan intilliggande kanter 1,52 hos partierna 60, 62 9. Tjockleken hos de ledande remsorna 47 0,00026 Utformningen av det flexibla organet 12 i fig 3 kallas härnedan anti- symmetrískt, dvs de flexibla partierna har huvudsakligen samma tvärsnitt, men är inte spegelbilder av varandra.
Tjockleken, längden och bredden hos de flexibla partierna kan väljas för att åstadkomma lämplig styrka och önskade fjädringsegenskaper för lämplig funktion hos accelerometern 10 utan att avsevärt öka förspänningsfelen. Till skillnad från tidigare kända givare är således storleken hos felet som till- föres genom de ledande remsorna 47 huvudsakligen oberoende av dimensionerna hos partierna. Det ínses att vilken som helst kanal kan utformas för att inbegripa mer än en isolerad ledare.
Under hänvisning till fig 5 visas där en alternativ utföringsform av det flexibla organet 12, som kan användas om typen av den speciella kraftgivare- -utformningen kräver det för att öka belastningsmotståndet. Denna utförings- form skiljer sig från den i fig 3 i två avseenden. För det första befinner sig en urtagen yta 82 hos en kanal 83 i ett flexibelt parti 80 intill en kantyta 84 utan något mellanliggande parti av en övre yta 86. För det andra är partiet 88 en spegelbild av partiet 80, dvs det finns symmetri omkring det plan som skär utrymmet mellan de två partierna 80, 88 och är vinkelrätt mot den övre ytan 86 och en nedre yta 90.
Kanalerna som visas i fig 5 har avfasade sidoväggar 83a och 85a och B5b.
Emellertid kan dessa väggar vara plana ytor eller krökta ytor såsom nämnts ovan.
Den urgröpta ytan 82 och en urgröpt yta 87 är åter igen belägna huvud- sakligen på det neutrala böjplanet eller -axeln för partierna 80, 88. Även de ledande remsorna 67 är belägna på de urgröpta ytorna 82 , 87 och således förorsakar inte spänningar uppträdande i gränsytan mellan det flexibla organet och det ledande materialet ett motsvarande böjmoment i det flexibla organet.
Under hänvisning till fig 6 visas där en tredje utföringsform, som kombinerar valda särdrag av utföringsformerna enligt fig 3 och 4. Denna utformning kan vara önskvärd där mindre belastningsmotstând erfordras men symmetri fortfarande är önskvärt på grund av geometrin hos konstruktionen.
Såsom framgår ur fig 6 är ett par partier 100, 102 symmetriska, dvs 1Û 15 20 25 30 35 40 451 897 8 spegelbilder liknande utföringsformen enligt fig 5, men har den huvudsakliga utformningen enligt partierna som visas i fig 3. Det bör påpekas att partier- na har huvudsakligen samma dimensioner såsom partierna som visas i fig 3.
Fig 7 är ytterligare en utföringsform av uppfinningen liknande utfö- ringsformen i fig 5 men utan en separerande öppning mellan de flexibla par- tierna. Denna utformning kan användas i en bifilär utformning där fler än fyra elektriska ledare erfordras och kanalerna inte kan upptaga mer än en ledare, eller också i en utformning med ett enda flexibelt parti, där det exempelvis är otillräckligt utrymme för en bifilär utformning, varvid den större kanalen 110 kan uppbära två isolerade ledare. Ett enda flexibelt parti 104 visas med kanaler 106, 108 och 110 utformade i urgröpta ytor, 107, 109 och 111. Två av kanalerna 106, 108 är belägna i en yta 114 hos partiet 104 medan den återstående kanalen 110 är belägen i den andra ytan 116 så att ytan 111 är belägen i samma plan som ytorna 107 och 109. Ytorna 107, 109 och 111 är således vardera huvudsakligen belägna på det neutrala böjplanet för det flexibla partiet och de ledande remsorna 47 är belägna på dessa ytor. Om bredden hos kanalen 107 plus kanalen 109 = bredden hos kanalen 111 är det neutrala böjplanet eller -axeln det plan som delar det flexibla orgahet 104 i två lika delar. I annat fall är den neutrala böjaxeln placerad enligt en formel liknande den för två kanaler som gives i ekvation 1. Denna utformning har inte heller någon neutral axelrotation relativt planet för det flexibla organet.
Under hänvisning till fig 8 visas ytterligare en utföringsform av ett enda flexibelt parti med minimerad asymmetri. Mer än ett sådant flexibelt parti kan också användas. Partiet 120 innefattar två par av kanaler, som har med varandra inriktade urgröpta ytor 122, 124 och 126, 128. Två tunna partier 130, 132 är utformade, det ena mellan ytorna 122, 124 och det andra mellan ytorna 126, 128.
De urgröpta ytorna 122, 128 är huvudsakligen belägna på det neutrala planet för det flexibla partiet 120 medan de urgröpta ytorna 124, 126 är förskjutna något från det neutrala planet. Således innebär anbringningen av ledande material på de urgröpta ytorna 122, 124, 126 och 128 att spänningar uppträder i endast två av de fyra kanalerna, dvs spänningar bildas endast på grund av de ledande materialen i de urgröpta ytorna 124, 126. Alternativt kan ledande material anbringas endast på ytorna 122, 128 som befinner sig på den neutrala axeln. Placeringen av dessa ytor kan bestämmas via en formel liknande formeln för två kanaler enligt ekvation 1. I vilket som helst fall tillhandahållas fjädringsförmågan och styrkan hos det flexibla organet huvudsakligen av de relativt tjocka partierna 140, 142, 144, som är belägna på ömse sidor om de tunna partierna 130, 132.
M' 10 15 20 25 30 35 40 451 897 9 Såsom angivits ovan kan den flexibla konstruktionen enligt fig 8 använ- das i en bifilär utformning, där placeringen kan vara antingen symmetrisk eller antisymmetrisk. I en antisymmetrisk utformning kan två identiska flexibla organ av den typ som visas i fig 8 användas med ledande material anordnat endast på ytorna 122 och 128 belägna på den neutrala axeln för bägge flexibla partier.
I en annan utformning kan de flexibla organen enligt fig 8 vara utforma- de så att bägge de urgröpta ytorna på en sida av det flexibla partiet, såsom ytorna 124 och 128, är belägna på det neutrala planet för det flexibla partiet. Vidare behöver flexibla partier av denna typ inte ha parallella ytor utan dessa kan vara exempelvis lutande mot det kraftavkännande elementet för att åstadkomma ett flexibelt organ med konstant styrka.
Det bör också påpekas att principen som beskrivits ovan för att reducera spänningsinverkan för en beläggning på ett flexibelt element kan användas vid en flexibel konstruktion, som inte nödvändigtvis är det primära bärelementet för det kraftavkännande elementet. En sådan konstruktion som förbinder ett kraftavkännande element med en monteringsbas måste fortfarande ha en viss konstruktionsatyvhet men åstadkomma ett minimum av förspänningskrafter eller -moment. Vidare skall påpekas att även om de flexibla konstruktioner som visas i fig 1 - 4 visar de tunna partierna hos det flexibla partiet utformade i ett stycke med de tjockare partierna så är det inte nödvändigt för vissa tillämpningar av uppfinningen att de tunna partierna 71, 73, som uppbär de ledande remsorna 47 är fysiskt förbundna med bärpartierna.
De olika utföringsformerna av uppfinningen som beskrivits ovan anger att de olika kanalerna som är inriktade med den neutrala böjaxeln för det flexib- la organet är belägna på de flexibla partierna som åstadkommer den huvudsak- liga uppbärningen av det kraftavkännande elementet 30 relativt monterings- basen 32. Emellertid kan principen att anbringa ett elektriskt ledande material, såsom de ledande remsorna 47 utmed den neutrala böjaxeln för ett flexibelt organ tillämpas på ett icke belastat flexibelt organ eller böjbart element likaväl.
Det bör också påpekas att även om de olika utföringsformerna av upp- finningen som visats inbegriper att kanalerna sträcker sig från det kraft- avkännande elementet 30 till monteringsringen 32, så inbegriper uppfinningen placeringen av det elektriskt ledande materialet 47 på just ett parti av den neutrala böjaxeln hos det flexibla organet företrädesvis där den minimala styrkan hos det flexibla organet erfordras för att minimera spänningarna som induceras av de ledande remsorna h7.
Claims (10)
1. Flexibelt organ (12) för en kraftmätande givare, som har en monteringsbas (32) och ett kraftavkännande element (30) innefattande ett elektriskt element, k ä n n e t e c k n a t av att anordningen innefattar åtminstone ett flexibelt parti (60, 62), som har ena änden fäst vid monteringsbasen (32) och den andra änden fäst vid det kraftavkännande elementet (30), och ett elektriskt ledande material (47) beläget på det flexibla partiet (60, 62) och förlöpande mellan det elektriska elementet och monteringsbasen (32), varvid åtminstone ett parti av det elektriskt ledande materialet (47) befinner sig huvudsakligen inriktat med den neutrala böjaxeln för det flexibla partiet (60, 62).
2. Ûrgan enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att en kanal (71, 73) är utformad i det flexibla partiet (60, 62) med en urgröpt yta (72, 74), som sträcker sig åtminstone utmed en del av avståndet mellan det kraftavkännande elementet (30) och monteringsbasen (32), varvid åtminstone en del av den urgröpta ytan (72, 74) är huvudsakligen inriktad med den neutrala böjaxeln för det flexibla partiet (60, 62); och att det elektriskt ledande materialet (47) är beläget på den urgröpta ytan (72, 74) och förlöper mellan det elektriska elementet på det kraftavkännande elementet (30) och monteringsbasen (32).
3. Organ enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t av att det elektriskt ledande materialet (47) är inriktat huvudsakligen utmed den neutrala böjaxeln.
4. Ûrgan enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t av att den urgröpta ytan (72, 74) förlöper huvudsakligen utmed hela längden av det flexibla organet (12) från det kraftavkännande elementet (30) till monteringsbasen (32).
5. Ûrgan enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a t av att den del av den urgröpta ytan (72, 74) som är huvudsakligen inriktad med den neutrala böj- axeln sträcker sig huvudsakligen utmed hela längden för den urgröpta ytan (72, 74).
6. 0rgan enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t av att huvudsakligen hälften av det elektriskt ledande materialet (47a, 47c) är beläget ovanför den neutrala böjaxeln och den återstående delen av det elektriskt ledande materialet (47b, 47d) är beläget under den neutrala böjaxeln.
7. Ûrgan enligt krav 1, varvid givaren är en accelerometer (10), som innefattar en monteringsbas (32) och en tunga (30), vilken uppbär en första återställande spole (42, 43), varvid det flexibla organet (12) fäster tungan (30) vid monteringsbasen, k ä n n e t e c k n a t av första och andra C17 10 15 20 25 30 451 897 11 Flexibla partier (60, 62), separerade av en mellanliggande öppning, vilka partier (60, 62) sträcker sig mellan tungan (30) och monteringsbasen (32); att de flexibla partierna (60, 62) har övre och nedre ytor (64, 66) som avslutas med första och andra kantytor (68, 70); en första kanal (71), som har en första urgröpt yta (72) sträckande sig in i det första partiet (60) från dess Övre yta (64), varvid den första urgröpta ytan (72) är belägen närmare den andra kantytan (70) än den första kantytan (68); en andra kanal (73), som har en andra urgröpt yta (74) sträckande sig in i det Första partiet (60) från dess nedre yta (66), varvid den andra urgröpta ytan (74) är belägen närmare den första kantytan (68) än den andra kantytan (70); att den första och den andra urgröpta ytan (72, 74) är huvudsakligen parallella med och sammanfallande med det neutrala böjplanet för det flexibla partiet (60, 62); och en elektriskt ledande beläggning (47) på de urgröpta ytorna (72, 74) förlöpande mellan monteringsbasen (32) och tungan (30).
8. Organ enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a t av att det andra flexibla partiet (62) är huvudsakligen identiskt med det första flexibla partiet (60) men har en antisymmetrisk relation.
9. Ûrgan enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a t av att det andra flexibla partiet (62) är huvudsakligen en spegelbild av det första partiet (60) så att det andra partiet (62) är symmetriskt med det första partiet (60) relativt ett plan som förlöper genom öppningen vinkelrät mot nämnda ytor (64, 66).
10. Ûrgan enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a t av att bredden hos varje flexibelt parti (60, 62) är ungefär 1% gånger dess längd, att djupet hos kanalerna (71, 73) är huvudsakligen hälften av avståndet mellan ytorna (64, 66) hos partierna (60, 62), och att avståndet mellan ytorna (64, 66) hos varje parti (60, 62) är i storleksordningen 1/100-del av längden för varje parti.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US06/283,340 US4399700A (en) | 1981-07-14 | 1981-07-14 | Force transducer flexure with conductors on surfaces in the neutral bending plane |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SE8204218D0 SE8204218D0 (sv) | 1982-07-08 |
SE8204218L SE8204218L (sv) | 1983-01-15 |
SE451897B true SE451897B (sv) | 1987-11-02 |
Family
ID=23085570
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SE8204218A SE451897B (sv) | 1981-07-14 | 1982-07-08 | Flexibelt organ for en kraftgivare med ledare belegna pa ytan av det flexibla organet i dess neutrala bojplan |
Country Status (11)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4399700A (sv) |
JP (1) | JPS5814024A (sv) |
AU (1) | AU555277B2 (sv) |
CA (1) | CA1184048A (sv) |
CH (1) | CH654921A5 (sv) |
DE (1) | DE3225255A1 (sv) |
FR (1) | FR2509865B1 (sv) |
IL (1) | IL66177A (sv) |
IT (1) | IT1149011B (sv) |
NO (1) | NO822382L (sv) |
SE (1) | SE451897B (sv) |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4400979A (en) * | 1981-07-14 | 1983-08-30 | Sundstrand Data Control, Inc. | Force transducer flexure with conductors on surfaces in the neutral bending plane |
US5042301A (en) * | 1986-08-25 | 1991-08-27 | Hanson Richard A | Pendulous assembly for use in an accelerometer |
US4779463A (en) * | 1987-01-13 | 1988-10-25 | Systron Donner Corporation | Servo accelerometer |
US5024089A (en) * | 1988-06-29 | 1991-06-18 | Sundstrand Data Control, Inc. | Stress compensated transducer |
US4932258A (en) * | 1988-06-29 | 1990-06-12 | Sundstrand Data Control, Inc. | Stress compensated transducer |
DE4102805A1 (de) * | 1991-01-31 | 1992-08-13 | Bosch Gmbh Robert | Kapazitiver beschleunigungssensor |
US5532665A (en) * | 1994-01-21 | 1996-07-02 | Alliedsignal, Inc. | Low stress magnet interface |
US5557044A (en) * | 1994-01-21 | 1996-09-17 | Alliedsignal, Inc. | Low stress magnet interface |
US5524488A (en) * | 1994-01-24 | 1996-06-11 | Alliedsignal Inc. | Flux control groove |
US5488865A (en) * | 1994-08-15 | 1996-02-06 | Alliedsignal Inc. | Wide-band servo accelerometer with flat leaf flexure suspension |
DE19816802C2 (de) * | 1998-04-16 | 2000-08-31 | Daimler Chrysler Ag | Piezoelektrischer Beschleunigungssensor |
GB0506081D0 (en) * | 2005-03-24 | 2005-05-04 | Gallagher George | Force sensors |
US10335897B2 (en) * | 2016-07-28 | 2019-07-02 | Applied Physics, Inc. | Laser ablation of accelerometer proof mass |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3020767A (en) * | 1959-10-05 | 1962-02-13 | Kistler Instr Corp | Linear accelerometer |
US3229530A (en) * | 1960-12-12 | 1966-01-18 | North American Aviation Inc | Accelerometer |
US3331253A (en) * | 1963-08-05 | 1967-07-18 | Systron Donner Corp | Accelerometer and sensing assembly therefor |
US3339419A (en) * | 1964-07-02 | 1967-09-05 | North American Aviation Inc | Accelerometer |
NL136155C (sv) * | 1966-09-09 | |||
US3513711A (en) * | 1966-10-03 | 1970-05-26 | Singer General Precision | Subminiature single axis accelerometer |
US3702073A (en) * | 1969-02-28 | 1972-11-07 | Sundstrand Data Control | Accelerometer |
US4182187A (en) * | 1978-04-24 | 1980-01-08 | Sundstrand Data Control, Inc. | Force balancing assembly for transducers |
AU524751B2 (en) * | 1978-05-15 | 1982-09-30 | Sundstrand Data Control, Inc. | Movable element with position sensing means |
US4250757A (en) * | 1979-11-05 | 1981-02-17 | Sundstrand Data Control, Inc. | Movable element with position sensing means for transducers |
US4342227A (en) * | 1980-12-24 | 1982-08-03 | International Business Machines Corporation | Planar semiconductor three direction acceleration detecting device and method of fabrication |
US4400979A (en) * | 1981-07-14 | 1983-08-30 | Sundstrand Data Control, Inc. | Force transducer flexure with conductors on surfaces in the neutral bending plane |
-
1981
- 1981-07-14 US US06/283,340 patent/US4399700A/en not_active Expired - Lifetime
-
1982
- 1982-06-16 AU AU84913/82A patent/AU555277B2/en not_active Expired - Fee Related
- 1982-06-17 CA CA000405420A patent/CA1184048A/en not_active Expired
- 1982-06-30 IL IL66177A patent/IL66177A/xx not_active IP Right Cessation
- 1982-07-05 JP JP57115643A patent/JPS5814024A/ja active Granted
- 1982-07-06 DE DE19823225255 patent/DE3225255A1/de active Granted
- 1982-07-08 IT IT48776/82A patent/IT1149011B/it active
- 1982-07-08 SE SE8204218A patent/SE451897B/sv not_active IP Right Cessation
- 1982-07-08 NO NO822382A patent/NO822382L/no unknown
- 1982-07-12 CH CH4238/82A patent/CH654921A5/it not_active IP Right Cessation
- 1982-07-15 FR FR8212363A patent/FR2509865B1/fr not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH049267B2 (sv) | 1992-02-19 |
NO822382L (no) | 1983-01-17 |
CA1184048A (en) | 1985-03-19 |
AU555277B2 (en) | 1986-09-18 |
FR2509865B1 (fr) | 1987-03-06 |
IT8248776A0 (it) | 1982-07-08 |
DE3225255A1 (de) | 1983-02-24 |
CH654921A5 (it) | 1986-03-14 |
SE8204218D0 (sv) | 1982-07-08 |
US4399700A (en) | 1983-08-23 |
IT1149011B (it) | 1986-12-03 |
AU8491382A (en) | 1983-01-20 |
DE3225255C2 (sv) | 1990-10-11 |
JPS5814024A (ja) | 1983-01-26 |
IL66177A (en) | 1988-10-31 |
FR2509865A1 (fr) | 1983-01-21 |
SE8204218L (sv) | 1983-01-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4711128A (en) | Micromachined accelerometer with electrostatic return | |
SE451897B (sv) | Flexibelt organ for en kraftgivare med ledare belegna pa ytan av det flexibla organet i dess neutrala bojplan | |
US6705166B2 (en) | Small size, high capacitance readout silicon based MEMS accelerometer | |
US5287744A (en) | Accelerometer with flexure isolation | |
US5824904A (en) | Acceleration sensor using a piezoelectric element | |
JPS6034069B2 (ja) | 変換器用保証質量組立体 | |
US6137150A (en) | Semiconductor physical-quantity sensor having a locos oxide film, for sensing a physical quantity such as acceleration, yaw rate, or the like | |
JPH05256870A (ja) | 小型シリコン加速度計及びその方法 | |
WO1990000735A1 (en) | Multidimensional force sensor | |
SE451899B (sv) | Flexibelt organ for en givare for att vid en monteringsbas fastgora ett kraftavkennande element | |
JPH10239347A (ja) | 運動センサ | |
JPH0792046A (ja) | 容量性トランスデューサとトランスデューサ素子のプロフィールを制御する方法 | |
JPS63503090A (ja) | 加速度計の保証質量境界面 | |
EP0420963A4 (en) | Asymmetric flexure for pendulous accelerometer | |
WO1992003739A1 (en) | Accelerometer with rebalance coil stress isolation | |
SE451898B (sv) | Flexibelt organ med elektriska ledare | |
JPH1114658A (ja) | 静電容量式加速度センサ | |
JP5706773B2 (ja) | 位置センサ、計測システム及び平面ステージ | |
JP3931405B2 (ja) | 角速度センサ | |
JP2581324B2 (ja) | 加速度センサ | |
GB2096326A (en) | Force-balance pendulum accelerometers | |
JP2009068936A (ja) | 物理量検出装置 | |
JP4681701B2 (ja) | 加速度センサ | |
JP2008128916A (ja) | 電位センサ、電位センサを備える画像形成装置 | |
JPH11271354A (ja) | 容量型センサ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
NUG | Patent has lapsed |
Ref document number: 8204218-5 Effective date: 19920210 Format of ref document f/p: F |