DE3411528C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Plattform zur Messung von Kraftverteilungen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Plattform besteht aus einer Anordnung von Zeilen- und Spaltenleitern, wobei durch deren Kreuzungsflächen Meßkondensatoren mit einem kompressiblen Dielektrikum gebildet sind, die nacheinander abgefragt werden.

Bekannt sind nach DE 25 29 475 A1 und DE 30 25 362 A1 kapazi­ tive Kraftverteilungsmeßeinrichtungen, die als Kon­ densatorplatten metallisierte Kunststoffolien oder Metallgitterstreifen verwenden.

Bei metallisierten Kunststoffolienstreifen tritt ein mechanisches Überkoppeln entlang der zeilen- oder spaltenförmig verschalteten Kondensatorplatten auf, das durch ein verschiebbares Metallgitter zwar vermindert wird, sich jedoch insbesondere bei klei­ nen Krafteinwirkungen stark bemerkbar macht. Nach DE 25 29 475 A1 und DE 30 25 362 A1 sind Kraftver­ teilungsmeßeinrichtungen bekannt, die als Dielek­ trikum Matten aus Naturkautschuk oder Polyurethan verwenden.

Schaumstoffe haben jedoch den Nachteil, daß ihre Verformungskennlinien insbesondere bei kleiner Krafteinwirkung eine hohe Nichtlinearität aufwei­ sen. Es ergeben sich dadurch geringe Ansprech­ empfindlichkeiten. Werden weiche Schaumstoffe ver­ wendet, so ist der Meßbereich stark begrenzt.

Diese Nachteile sollen nach AT 3 55 836 dadurch ver­ mieden werden, daß ein Dielektrikum aus Gummi oder Kunststoff mit Hohlräumen versehen wird, in denen ein Unterdruck herrscht.

Diese Anordnung ist jedoch nur mit großem techni­ schen Aufwand realisierbar.

In DE 24 48 398 A1 kommen elastische Vorsprünge als Dielektrikum bei einer Wägematte zur Anwendung. Jedoch sind diese nicht bei einer anmeldungsgemäßen Gattung bekanntgeworden.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer kapa­ zitiven Meßplattform für Kraftverteilungen, beste­ hend aus einem elastischen Dielektrikum mit einer großen Anzahl von matrixförmig angeordneten zeilen- und spaltenförmig verschalteten Kondensatorplatten, die eine hohe Empfindlichkeit bei kleinen Kraftein­ wirkungen, einen weiten Meßbereich und eine geringe gegenseitige mechanische Beeinflussung der einzel­ nen Meßfühler aufweist.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Ein­ richtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Nach Anspruch 2 sollten die Einschnitte entlang der leitfähigen biegsamen Streifen nach jeder Konden­ satorplatte und im wesentlichen wechselseitig aus­ geführt sein.

Die entsprechenden Abschirmmaßnahmen sind in den Ansprüchen 4 bis 6 und 9 beschrieben, wobei diese so ausgeführt sind, daß kein mechanisches Über­ sprechen auftritt.

Pro Meßkondensator sind mehrere elastische Ab­ stützkörper vorhanden, wobei sich deren Querschnitts­ fläche entlang der Länge mindestens an einer Stelle stark verringert.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile beste­ hen insbesondere darin, daß bei der Messung von Kraftverteilungen mit matrixförmig angeordneten kapazitiven Kraftsensoren, eine hohe Ansprech­ empfindlichkeit und ein großer Meßbereich erreicht werden kann. Insbesondere wird eine optimale mechanische Entkopplung der Meßfühler erreicht.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 Beispiele von streifenförmigen mit Ein­ schnitten versehenen Zeilen- oder Spaltenleitern (1).

Fig. 2 Aufbau eines Zeilen- oder Spaltenleiters (1) mit Isolierung (6) und Abschirmung (5).

Fig. 3 Beispiele von elastischen Abstützkörpern (3).

Fig. 4 Ausschnitt einer Meßplattform mit ela­ stischen Abstützkörpern (3), Zeilen- bzw. Spalten­ leitern (1) und über den Kondensatorplatten der Zeilen- oder Spaltenleiter angeordnete hiervon iso­ lierte Abschirmung (4) mit Vorsprüngen (2).

In der Medizin ist die Messung der Druck bzw. Kraft­ verteilung z. B. für die Diagnose von Fußdeformi­ täten von besonderem Interesse.

Durch die erfindungsgemäßen Vorrichtungen kann hier die Meßgenauigkeit erheblich verbessert werden. Wie in Fig. 1 dargestellt, werden die Zeilen- bzw. Spaltenleiter der Krafteinleitungsseite der Meßplattform aus mit Aussparungen oder Einschnitten versehenen elektrisch leitfähigen, biegsamen Strei­ fen (1) gebildet. Es sollten nach Möglichkeit mindestens zwei wechselseitige Einschnitte zwischen den Kondensatorplatten angebracht sein, da hierdurch eine freie Beweglichkeit der einzelnen Kondensatorplatten zueinander erreicht wird. Die Einschnitte können z. b. rechteckförmig oder keilförmig ausgeführt sein. Es können auch die Kondensatorplatten selber mit Einschnitten versehen sein. Durch eine Lochung am Ende der Einschnitte wird die Reißfestigkeit erhöht.

In der Regel ist eine Abschirmung der Zeilen- und Spaltenleiter notwendig.

Es besteht die Möglichkeit, hierfür eine durchgehen­ de Abschirmfolie (4) einzusetzen. Eine besondere Ausführungsform wird dadurch erreicht, daß sich die Abschirmung direkt auf der Rückseite von doppelseitig beschichteten Kunststoffolien­ streifen befindet.

Durch die einzelnen Abstützkörper, von denen ei­ nige beispielhaft in Fig. 3 aufgezeigt sind, kann eine gute mechanische Trennung der einzelnen Meß­ kondensatoren erreicht werden. Besonders vorteil­ haft ist es, wenn die Abstützkörper (3) den einzel­ nen Meßkondensatoren genau zugeordnet sind. Durch eine entsprechend starke Verringerung der Querschnittsfläche an mindestens einer Stelle ent­ lang der Länge der Abstützkörper (3), kann eine Verformung schon nach kleiner Krafteinwirkung und somit eine hohe Meßempfindlichkeit erzielt wer­ den.

Bei der in Fig. 4 dargestellten Anordnung, sind die elastischen Abstützkörper (3) auf eine feste mit Metallstreifen (8) beschichtete Platte (9) aufge­ klebt. Um flexible Meßmatten zu erhalten, können auch beide Seiten des Dielektrikums mit flexiblen leitfähigen, mit Einschnitten versehenen Streifen (1) beschichtet werden.

Die Zeilen- oder Spaltenleiter (1) und die ela­ stischen Abstützkörper (3) können auch unabhängig voneinander in Meßvorrichtungen eingesetzt werden, wo­ bei auch hierdurch eine Erhöhung der Meßgenauigkeit bzw. eine Erweiterung des Meßbereichs erreicht werden können.

Durch die Vorsprünge (2) über den Kondensatorplat­ ten (1) an der Oberseite in Fig. 4, wird die Kraft definiert, direkt auf die Meßkondensatoren eingeleitet. Es erhöht sich hierdurch die Kraft pro Meßfühler und somit die Ansprechempfindlich­ keit.

Claims (12)

1. Plattform zur Messung von Kraftverteilungen, bestehend aus auf beiden Seiten eines elastischen Dielektrikums zeilen- und spaltenförmig verbundenen, min­ destens auf einer Seite gegeneinander beweglichen Konden­ satorplatten, dadurch gekennzeichnet, daß die Konden­ satorplatten durch Stege miteinander verbunden sind, die durch Einschnitte bzw. Aussparungen in biegsame leitfähige Streifen gebildet werden (1), daß sich an der Oberseite der Meßfläche über jedem Meßkondensator ein Vorsprung befindet, der im wesentlichen die Größe der darunterliegenden Kondensatorplatte hat (2), und daß das Dielektrikum aus einer Struktur einzelner elastischer Abstützkörper (3) besteht.

2. Plattform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Aussparung oder ein Einschnitt nach jeder Kondensatorplatte vorhanden ist, und daß diese entlang der leitfähigen Streifen im wesentlichen wechselseitig aus­ geführt sind.

3. Plattform nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Kondensatorplatte als auch ihre Verbin­ dungsstege aus metallbeschichteten Kunststoffolien, leitfähigen Lacken oder leitfähigen Kunststoffen bestehen.

4. Plattform nach Anspruch 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf den mit Aussparungen versehenen leitfähigen Streifen der Oberseite des Dielektrikums eine hiervon elektrisch iso­ lierte Abschirmfolie (4) geklebt ist.

5. Plattform nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmfolie (4) aus elektrisch leitendem Sili­ konkautschuk besteht.

6. Plattform nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Abschirmung (5) direkt auf der Rückseite von dop­ pelseitig beschichteten mit Aussparungen versehenen Kunststoffolienstreifen (6) befindet und ebenfalls Aussparungen besitzt.

7. Plattform nach Anspruch 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (2) an der Oberseite der Plattform aus Gummi oder Silikonkautschuk bestehen.

8. Plattform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatorplatten (8) der Unterseite des Dielektrikums als Streifen einer metallbeschichteten gedruckten Platine oder Folie (9) bestehen.

9. Plattform nach Anspruch 1 - 8, dadurch gekennzeich­ net, daß sich unter der gedruckten Platine oder Folie (9) ein Abschirmblech oder Folie aus elektrisch leitfähigem Material befindet (10).

10. Plattform nach Anspruch 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützkörper des Dielektrikums (3) aus Gummi oder Silikonkautschauk bestehen.

11. Plattform nach Anspruch 1 - 10, dadurch gekennzeich­ net, daß pro Meßkondensator mehrere Abstützkörper (3) vorhanden sind.

12. Plattform nach Anspruch 1, 10 und 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Querschnittsfläche der Abstützkörper (3) sich entlang ihrer Länge mindestens an einer Stelle stark verringert.