JP7390424B2 - ゲル要素により保持された力伝達要素を有するロードセル - Google Patents

ゲル要素により保持された力伝達要素を有するロードセル Download PDF

Info

Publication number
JP7390424B2
JP7390424B2 JP2022047741A JP2022047741A JP7390424B2 JP 7390424 B2 JP7390424 B2 JP 7390424B2 JP 2022047741 A JP2022047741 A JP 2022047741A JP 2022047741 A JP2022047741 A JP 2022047741A JP 7390424 B2 JP7390424 B2 JP 7390424B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
force
gel
opening
load cell
force transmitting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2022047741A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2022161006A (ja
Inventor
ルイス リベラ グティエレス ホセ
ブルネ イスマエル
アーノルド トーマ
Original Assignee
ティーイー コネクティビティ ソリューソンズ ゲーエムベーハー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ティーイー コネクティビティ ソリューソンズ ゲーエムベーハー filed Critical ティーイー コネクティビティ ソリューソンズ ゲーエムベーハー
Publication of JP2022161006A publication Critical patent/JP2022161006A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7390424B2 publication Critical patent/JP7390424B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00Measuring force or stress, in general
    • G01L1/20Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
    • G01L1/22Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
    • G01L1/2287Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges constructional details of the strain gauges
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00Measuring force or stress, in general
    • G01L1/26Auxiliary measures taken, or devices used, in connection with the measurement of force, e.g. for preventing influence of transverse components of force, for preventing overload
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00Measuring force or stress, in general
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00Measuring force or stress, in general
    • G01L1/20Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
    • G01L1/22Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
    • G01L1/225Measuring circuits therefor
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Force In General (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Description

本発明は、ロードセルに関する。
いくつかの条件下において力および/または荷重を正確に測定することが可能なロードセルの多種多様な設計が、既に利用可能となっている。
それでもなお、強い振動にさらされる清浄でない環境において精密な測定を行うロードセルが必要とされている。
この必要性は、本発明によるロードセルによって満たされる。このロードセルは、力伝達要素と、力伝達要素に働く力を測定信号に変換するように構成されている力感知要素と、力感知要素から離隔している開口部であって、力伝達要素が開口部内にかつ開口部から力感知要素に向かって延びる、開口部と、ゲル要素とを備え、力伝達要素は、開口部においてゲル要素に当接する。
この解決策は、ゲル要素が力伝達要素と開口部との間の振動減衰接続部を提供するという利点を有する。よって、この接続部は、剛性が低く、したがってノイズを低減する。 本明細書の文脈におけるゲル要素は、ゲルおよび/またはゲル状材料からなるまたはこれを含む要素である。この文脈におけるゲル状材料は、ゲルの機械的特性のうちの少なくともいくつかを示す材料である。ゲル状材料は例えば、ゴム、ゴム弾性材料および/またはエラストマーからなるまたはこれを含むものであってよい。
以下において、上記の解決策をさらに改善する追加的な特徴を説明する。これらの特徴の各々は、それ自体単独で有利であるとともに、その他の残りの特徴の1つまたは複数と任意に組み合わされてもよい。
例えば、ゲル要素は、導電性であってよい。これは、力伝達要素がロードセルの他の要素と同じ電位を有する必要がある場合に有用である。例えば、力伝達要素は、導電性ゲル要素を用いて接地されてよい。他の適用例において、ゲル要素は、開口部を形成するロードセルの構成要素から力伝達要素を電気的に絶縁する電気絶縁体であってもよい。
力伝達要素は、力を力感知要素に伝達するように構成される。これは、力が働き得るようにロードセルの外側からアクセス可能に配置されることが好ましい。これは、ロードセルの内部に配置され得る力感知要素に力を伝達するように、ロードセル内に延びていてよい。
力伝達要素は、球形、例えばボールまたは球体であってよい。この構成により、力伝達要素と、力伝達要素に力が働く際に介する任意のデバイスとの間の接触面を、小さく、ほぼ点状とすることが可能となる。代替的に、力伝達要素は、円筒形、例えばピンまたは円筒であってもよい。そのような設計は、力伝達要素に働く力が及ぼす単位面積当たりの荷重を減少させるために有用であり得る。
力伝達要素は、金属、セラミックス、またはそれらの組み合わせから作製されてよい。これにより、広範囲の力にわたって力伝達要素の低摩耗性および完全に弾性的な変形が確実になる。力伝達要素は、繊維強化樹脂材料などの樹脂材料から作製されてもよい。
測定対象の力が力伝達要素に働く点から力感知要素に至る直線的な力の流れを確実にするために、開口部が力感知要素と対向して配置されることが好ましい。開口部は、ロードセルの一部である筐体に形成されてよい。
力感知要素は、MEMSデバイスおよび/または膜などの力変換器を備えてよい。力変換器は、変換器筐体を備えてよい。測定信号は、デジタルおよびアナログの少なくとも一方であってよい。これは、力、荷重および/または変位を表すものであってよい。
別の有利な態様によれば、ゲル要素は、開口部の内側を覆ってよく、特に開口部の連続的な内張り(lining)を提供してよい。より詳細には、ゲル要素は、周方向において好ましくは完全に力伝達要素を取り囲んでいてよい。開口部の連続的な内張りは、全ての方向における減衰効果を提供する。
別の実施形態によれば、ゲル要素および力伝達要素は、ともに開口部を封止してよい。したがって、塵や流体が力感知要素に到達することが防止され、不潔な環境におけるロードセルの適用性が向上する。
別の実施形態において、ゲル要素は、単独で力感知要素に対して開口部を完全に封止してもよい。これは、いかなる間隙も有しない連続的な封止部を提供する。間隙がある場合、毛細管力によって流体が力感知要素に到達し得る。
好ましくは、ゲル要素は、ロードセルの構造的構成要素であってよい。すなわち、ゲル要素は、ロードセルの荷重支持構造の一部であってよい。これは、構造的構成要素として、例えば力伝達要素から開口部の縁部に向かって及ぼされる力を受け止め、ロードセルの構造的完全性を確保する。例えば、ゲル要素は、ロードセルにおいて力伝達要素を固定してよい。
別の有利な実施形態に従って、ゲル要素が力伝達要素と力感知要素との間に配置される場合、ゲル要素の振動減衰効果を増大させることができる。この実施形態において、ゲル要素は、力伝達要素と力感知要素との間の緩衝物(cushion)を形成する。
ゲル要素は、開口部と力感知要素との間に配置されている力伝達要素の領域において力伝達要素を少なくとも部分的に、好ましくは完全に被覆してよい。これにより、ロードセルの外部からの力伝達要素の密閉性が向上するとともに、力伝達要素の振動減衰性が向上する。
ゲル要素は、単体部品としてロードセルに含まれる別個の構成要素であってもよく、またはその場成形されてもよい。ゲル要素は、ロードセルの1つまたは複数の構成要素に接合され、例えば化学的にかつ/または物理的に接合されてよい。一実施形態において、ゲル要素は、膜として形成されてよい。膜は、別個の単体の脱着可能な物体であってもよく、または、例えばその場成形されることにより、ロードセルの他の構成要素に付着するまたは接合される層によって形成されてもよい。
別の態様によれば、ゲル要素は、膨出部(bulge)を備えてよく、力伝達要素は、少なくとも部分的に膨出部に配置されかつ/または受けとられる。特に、膨出部は、膜を形成するゲル要素の一部であってよい。膨出部は、さらなる支持および減衰を力伝達要素に与える。膨出部は、力伝達要素が膨出部に挿入され得る開口部を備えてよい。膨出部の開口部は、力伝達要素が延びる、または力伝達要素がロードセルの外部からアクセス可能なように突出する開口部と一致してよい。膨出部は、膨出部が配置されるロードセルの内部空間から好ましくは完全に隔てられた体積を取り囲み、その結果画定してよい。
ゲル要素は、筐体における開口部と同軸であり得る開口部を備えてよい。ゲル要素が膜として形成される場合、ゲル要素における開口部は、ゲル要素全体を貫通して延びていてよい。
ロードセル、特にその筐体は、少なくとも実質的に剛性のカバー構成要素をさらに備えてよく、開口部は、カバー構成要素を貫通して延びる。カバー構成要素は、ゲル要素に剛性を与え、かつ/またはゲル要素を支えるもしくは支持する。カバー構成要素は、力感知要素と離隔してかつ/または対向して配置されてよい。カバー構成要素は、力感知要素と平行にかつ離隔して延びていてよい。
一実施形態において、カバー構成要素は、実質的にポット状またはベル状のカバーの一部であってよい。力感知要素は、カバーの内部空間に配置されてよい。カバーは、筐体の一部であってよい。
力伝達要素も、カバーの内部空間に配置されてよい。ゲル要素は、特に、力感知要素の反対、例えばロードセルの外部に向く、カバー構成要素のおもて面においてカバー構成要素に配置されてよい。代替的にまたは追加的に、ゲル要素は、カバー構成要素の背面に配置されてもよい。背面は、内部空間に向いていてよい。ゲル要素は、カバー構成要素から分離していてもよく、カバー構成要素に接合されていてもよい。例えば、ゲル要素は、カバー構成要素に付着していてよい。そのような付着は、形状嵌合、物理的接合および/または化学的接合などの接合、および接着のうちの少なくとも1つによるものであってよい。
カバー構成要素における開口部は、上述のようにゲル要素によって内側を覆うことができる。したがって、カバー構成要素およびゲル要素の両方は各々、力伝達要素が延びる開口部を提供してよい。カバー構成要素における開口部は、ゲル要素における開口部の直径よりも大きいか、力伝達要素の直径よりも大きいかの少なくとも一方である直径を有してよい。カバー構成要素における開口部の直径が大きいことにより、筐体が組み立てられた後、ゲル要素が取り付けられる前に力伝達要素をこの開口部に挿入することができるので、ロードセルの組み立てが容易になる。次いで、ゲル要素を取り付けることにより力伝達要素の固定が行われる。
ゲル要素は、力伝達要素および力感知要素の少なくとも一方に付着していてよく、これによりロードセルの構造的完全性が向上する。
別の態様によれば、力伝達要素は、ゲル要素によって力感知要素に対して移動可能に支持される。力伝達要素の可動性は、ゲル要素の弾性的または可逆的な変形のみが生じるような大きさであることが好ましい。特に、力伝達要素の可動性は、ゲル要素が塑性変形しないように制限されてよい。例えば、カバー構成要素と力伝達要素との間の、ゲル要素によって充填される間隙は、ゲル要素の可逆的な変形のみを許容するような大きさであってよい。
ロードセルは、上述のようにポット状またはベル状のカバーによって設けられ得る内部空間を備えてよい。力伝達要素は、少なくとも部分的に内部空間に配置されることが好ましい。一態様によれば、ゲル要素は、筐体またはカバー構成要素における開口部から内部空間内に延びていてよい。別の実施形態において、ゲル要素は、内部空間の外側から筐体またはカバー構成要素における開口部を通して内部空間内に延びていてよい。
ロードセルは、筐体の一部であり得る基材をさらに備えてよい。基材は、力感知要素を直接的または間接的に支持してよい。内部空間は、基材とカバー構成要素との間に配置されてよい。基材は、ゲル要素および/または筐体および/またはカバー構成要素における開口部と対向してかつ離隔して配置されてよく、力感知要素は、基材とゲル要素および/または筐体および/またはカバー構成要素における開口部との間に配置されることが好ましい。
ゲル要素は内部空間の非常に効率的な封止を提供し得るため、ロードセルが通気孔を備えることが好適であり得る。通気孔は、内部空間をロードセルの外部と接続する。通気孔は、内部空間における空気圧をロードセルの外部における空気圧と均一にするように構成されてよい。
最初に述べた必要性はまた、ロードセルを製造する方法によって満たされ得る。ゲル要素を作製するために、力伝達要素を開口部に配置した状態で、上記で定義したゲル材料が開口部および/またはカバー構成要素に注がれてよい。ゲルは、開口部、特に力伝達要素と開口部との間の間隙に入れられ、次いで被覆または固化されてよい。代替的に、予め固化された単体のゲル要素が、力伝達要素のための支持体として開口部に設置されてもよい。この場合、ゲル要素は、形状嵌合、化学的接合または物理的接合などの接合、および接着のうちの少なくとも1つにより、ロードセルの他の部分、例えばカバー構成要素に留め付けられてよい。
以下、図面および様々な実施形態を参照して、本発明を例示的に説明する。個々の追加的な特徴に関して上記で説明したように、一実施形態の任意の特徴は、その特徴の技術的効果が具体的な適用例において必須でない場合には省略されてもよい。上述の、および一実施形態の一部として説明されていない任意の特徴が、その特徴に関連する技術的効果が特定の適用例に有益である場合には、必要な変更を加えた上で追加されてもよい。
以下において、構造および機能の少なくとも一方に関して互いに対応する要素には、同一の参照符号を付している。
ロードセルの模式図である。 別のロードセルの模式図である。 別のロードセルの模式図である。 別のロードセルの模式図である。 別のロードセルの模式的な斜視図である。
まず、図1を参照して、ロードセル1の全体構造を説明する。ロードセル1は、説明のために単に球体として図示されている力伝達要素2を備える。力伝達要素2は、任意の形状、特に球体とは異なる形状を有してもよい。例えば、力伝達要素2は、円筒であってよい。力伝達要素は、金属材料、セラミックス材料および/または樹脂材料から作製されてよい。
ロードセル1は、力伝達要素2に働く力6を、力6を表す測定信号8に変換するように構成された力感知要素4をさらに備える。測定信号8は、デジタル信号であってもまたはアナログ信号であってもよく、ロードセル1の信号端子10において出力されるように、または信号線12において出力されるように提供されてよい。信号線10は、有線方式であってもよく、または無線で測定信号8を伝達するように構成されていてもよい。
ロードセル1は、力伝達要素2が延びる開口部14をさらに備える。開口部14は、力感知要素4から離隔され、力感知要素4と対向して配置される。力伝達要素2は、開口部から力感知要素4に向かって延びる。
ロードセル1は、ゲル、またはゴム、エラストマーおよび/またはゴム弾性材料などのゲル状特性、特にゲル状の変形および減衰特性を有する材料から作製され得るゲル要素16をさらに備える。
開口部14において、力伝達要素2は、ゲル要素16に当接する。特に、ゲル要素16は、好ましくは連続的に、開口部の内側を覆い、力伝達要素2を取り囲んでいてよい。ゲル要素16は、導電性であってもよく、または電気絶縁体であってもよい。
ゲル要素16は、例えば、物理的接合および/または化学的接合などの接合により、または接着により、力伝達要素2に付着していてよい。図1において、ゲル要素16は環状である。
力感知要素4は、力6を測定するための膜を含み得るMEMS力変換器を備えてよい。力感知要素4は、開口部14と厳密に対向して配置されることが好ましい。
ロードセル1は、筐体21の一部である得るカバー18を備えてよい。筐体21は、力感知要素4と、信号端子10などの任意の電気接続部とを含んでよい。開口部14は、筐体21に形成されてよい。
ロードセル1は、カバー18によって少なくとも部分的に取り囲まれる内部空間20を含んでよい。力伝達要素2は、開口部14を通して内部空間20内に延びる。内部空間20は、開口部14を力感知要素4から隔てている。開口部14は、内部空間20をロードセル1の外部22に接続してよい。
図1のロードセルにおいて、開口部14は、封止係合(sealingly engaged)された力伝達要素2およびゲル要素16によって封止される。
ロードセル1は、特に開口部14内および/または開口部14の領域において、ゲル要素16を支持するまたは支えるように構成され得るカバー構成要素24を備えてよい。カバー構成要素24は、カバー18および/または筐体21の一部であってよい。特に、カバー構成要素24は、カバー18の一体的な一部であってよい。カバー構成要素24は、力感知要素4、特にその膜と、離隔して配置され、かつ平行に向けられていてよい。
カバー構成要素24またはカバー18と、ゲル要素16との両方に、開口部が設けられてよい。以下において、カバー構成要素24および/または筐体21における開口部を参照符号14で示し、ゲル要素16における開口部を参照符号25で示す。ゲル要素16における開口部25は、カバー構成要素24における開口部14の直径28よりも小さい直径26を有してよい。好ましくは、ゲル要素16およびカバー構成要素24における開口部14、25は、同軸である。
直径28は、力伝達要素2の直径30、特に開口部14の平面32と平行な平面における力伝達要素2の最大直径よりも大きくてよい。直径26は、直径30よりも小さくてよい。
ロードセルは、内部空間20を外部22と接続する通気孔34を有してよい。通気孔は、面36、すなわちロードセル1の背面にあってよい。その位置は様々であってよい。例えば、力伝達要素2の下に配置されてもよく、または力伝達要素2から離隔していてもよい。
力伝達要素2は、ゲル要素16によって移動可能に保持される。この移動可能性は、複数の自由度を含むものであってよく、ゲル要素16の弾性変形性(elastic deformability)によるものであってよい。しかしながら、力伝達要素2の動きの範囲は、ゲル要素16が塑性変形しないように制限されることが好ましい。
動作中において、力伝達要素2に働く力6は、力伝達要素2を通して力感知要素4に伝達され、測定信号8に変換される。力伝達要素2の急激な力6による振動および反発は、ゲル要素16によって減衰される、またはさらに抑制される。力伝達要素2は、ゲル要素16により、浮動可能(floatingly)にまたは半ば位置決めされた状態(semi-located manner)で所定位置に保持されるとともに、中心に位置合わせされる。したがって、ゲル要素16は、ロードセル1の構造的完全性(structural integrity)を確保し、動作中に生じる内力を吸収する、ロードセル1の構造的構成要素である。
ゲル要素16は、例えば接着および/または形状嵌合によってカバー構成要素24に留め付けられることにより所定位置に固定される、別個の予め固化された単体部品であってよい。代替的に、ゲル要素16は、力伝達要素2が取り付けられた後に液体状態で塗布されその場で固化される、オーバーモールド成形された構成要素であってもよい。
図1およびその他の図において、各寸法は正確な縮尺で示されていない。よって、ゲル要素16は、具体的な適用例によって決定されるように、より大きいまたはより小さい材料厚さを有してよい。さらに、ゲル要素の厚さは、特にその場成形した結果として、一定でなく変動してよい。
図2から図5は、他のロードセル1を示す。以下では、図1のロードセル1と相違する特徴のみを説明する。したがって、別途明示的に言及しない場合、図2から図5のロードセル1の構造および機能は、図1のものに対応し、より全般的には、本説明の全体において言及されている構造および機能に対応する。
図2のロードセル1は、カバー構成要素24を少なくとも部分的に覆うゲル要素16を備える。特に、ゲル要素16は、外部22に向きかつ/または内部空間20の反対を向くカバー構成要素24の面38、すなわちおもて面に配置されてよい。この実施形態において、ゲル要素16は、ロードセル1の外面の一部である。代替的にまたは追加的に、ゲル要素16は、カバー構成要素24の背面39、すなわち内部空間20に向く面39に配置されてもよい。このゲル要素16の配置を点線で示す。
ゲル要素16は、例えば化学的にかつ/または物理的に、おもて面38に接合されてよい。ゲル要素16をカバー構成要素24に取り付けるために接着剤(不図示)が用いられてよい。代替的にまたは追加的に、ゲル要素16は、形状嵌合(form fit:フォームフィット)を用いて、例えばゲル要素16およびカバー構成要素24における1つまたは複数のアンダーカットされた突出部および対応する受け部などの噛合い形状嵌合要素(interlocking form fit elements)40を用いることにより、カバー構成要素24に留め付けられてよい。またやはり、ゲル要素16は、予め固化された状態で所定位置に固定された元々別個の要素であってもよく、またはその場で成形および固化されてもよい。
図2において、ゲル要素16とカバー構成要素24との間の接続部は、図1のロードセル1と比較して強化されている。加えて、内部空間20の封止が改善されている。
図3のロードセル1は、ゲル要素16が力伝達要素2と力感知要素4との間にも配置されるという点で、図1のロードセル1と相違する。より具体的には、ゲル要素16は、開口部14から内部空間20内に、さらに力伝達要素2と力感知要素4との間に延びる。ゲル要素16は、内部空間20に配置された力伝達要素2の領域43を覆う。領域43は、カバー構成要素24および/または筐体21における開口部14から力感知要素4に向かって延びる。
ゲル要素16は、力伝達要素2に非連続的または連続的な層42を形成してよい。しかしながら、ゲル要素16が力伝達要素2に連続的な層42を形成することが好ましい。ゲル要素16は、力伝達要素2に付着していてよい。
好ましくは、内部空間20、すなわち領域43に配置されている力伝達要素の全面が、ゲル要素16によって覆われる。したがって、ゲル要素16は、カバー構成要素24および/または筐体21における開口部14を完全に封止する封止部を形成し、内部空間20を外部22から密閉する。この場合のゲル要素16は、膜として形成されてよい。
図3に示すように、ゲル要素16は、力伝達要素2が少なくとも部分的に受けとられる膨出部44を備えてよい。膨出部44は、力伝達要素2が受けとられ得る開口部25において開いている。
図4のロードセル1は、図2および図3のロードセルにおいて示されている特徴の組み合わせを例示する。ゲル要素16は、カバー構成要素24のおもて面38を覆う膜を形成する。ゲル要素16はさらに、図1から図3の全てのロードセルと同様に、カバー構成要素24および/または筐体21における開口部14の内側を覆う。ゲル要素16はさらにロードセル1の内部空間20内に延び、そこにおいて力伝達要素2を完全に覆う。
図5のロードセル1は、カバー18の設計が図1から図4のロードセル1と相違する。カバー18は、ベル状またはポット状の単体構造である。カバー構成要素24は、開口部14が形成されるカバー18の平板状部分である。カバー18は、その端部46において、力感知要素4が固定される基材48に封止接続されている。
基材48およびカバー18は、ともに内部空間20を囲む。
図5のゲル要素16は、図4と同様の形状であり、したがってロードセル1の外部22に対して開口部14を封止する。ロードセル1のおもて面38には、基材48の反対かつ/または内部空間20の反対を向く方向にカバー18から突出する環状縁部が設けられる。突出部50は、開口部14から離隔した状態で開口部14の周囲に連続的に延びる。
突出部50は、ゲル要素16が固化状態でロードセル1の他の部分に取り付けられる別個の単体である場合に、中心合わせ補助部(centering aid)として機能してよい。ゲル要素16がロードセル1の他の部分にその場成形される場合、突出部50は、固化前の液体ゲルを収容するための境界部として機能してよい。
上述のロードセル1は、力感知要素4の構成に応じて、力または圧力の測定に用いられるのみでなく、他の測定用途に用いられてもよい。例えば、力感知要素4は、例えば変位または温度など、力以外の物理量を表す測定信号8を発生させるように構成されてもよい。
カバー構成要素24が図1から図5に示されているが、対象の適用例においてゲル要素16の安定性が十分である場合には省略されてもよい。この場合、おもて面38は、専らゲル要素16によって形成されてよい。
1 ロードセル
2 力伝達要素
4 力感知要素
6 力
8 測定信号
10 信号端子
12 信号線
14 開口部
16 ゲル要素
18 カバー
20 内部空間
21 筐体
22 ロードセルの外部
24 カバー構成要素
25 ゲル要素における開口部
26 ゲル要素における開口部の直径
28 カバー構成要素における開口部の直径
30 力伝達要素の直径
32 開口部の平面
34 通気孔
36 ロードセルの(背)面
38 ロードセルのおもて面
39 カバー構成要素の背面
40 噛合い形状嵌合要素
42 層
43 領域
44 膨出部
46 カバーの端部
48 基材
50 突出部

Claims (17)

  1. 力伝達要素(2)と、
    前記力伝達要素(2)に働く力(6)を測定信号(8)に変換するように構成されている力感知要素(4)と、
    前記力感知要素(4)から離隔している開口部(14)と、
    ゲル要素(16)と、
    前記力感知要素(4)を収容する内部空間(20)を区画し、前記開口部(14)を有する筐体(21)と、
    を備え、
    前記筐体(21)の前記開口部(14)は、前記筐体(21)の上面に位置する剛性のカバー構成要素(24)によって形成されており、
    前記力伝達要素(2)は、前記筐体(21)の内面に非接触であり、
    前記力感知要素(4)は、前記筐体(21)の底面に配置され、
    前記力伝達要素(2)は、前記開口部(14)内に延び、かつ前記開口部(14)から前記力感知要素(4)に向かって延び、
    前記力伝達要素(2)は、前記開口部(14)において前記ゲル要素(16)に当接するとともに、

    前記ゲル要素(16)は、前記力伝達要素(2)と前記力感知要素(4)との間に配置されている、

    ロードセル(1)。
  2. 前記ゲル要素(16)は、前記開口部(14)の内側を覆う、
    請求項1に記載のロードセル(1)。
  3. 前記ゲル要素(16)は、前記開口部(14)を封止する、
    請求項1または2に記載のロードセル(1)。
  4. 力伝達要素(2)と、
    前記力伝達要素(2)に働く力(6)を測定信号(8)に変換するように構成されている力感知要素(4)と、
    前記力感知要素(4)から離隔している開口部(14)と、
    ゲル要素(16)と、
    前記力感知要素(4)を収容する内部空間(20)を区画し、前記開口部(14)を有する筐体(21)と、
    を備え、
    前記筐体(21)の前記開口部(14)は、前記筐体(21)の上面に位置する剛性のカバー構成要素(24)によって形成されており、
    前記力伝達要素(2)は、前記筐体(21)の内面に非接触であり、
    前記力感知要素(4)は、前記筐体(21)の底面に配置され、
    前記力伝達要素(2)は、前記開口部(14)内に延び、かつ前記開口部(14)から前記力感知要素(4)に向かって延び、
    前記力伝達要素(2)は、前記開口部(14)において前記ゲル要素(16)に当接するとともに、

    前記ゲル要素(16)は、前記力伝達要素(2)を前記内部空間(20)から隔てる、

    ロードセル(1)。
  5. 前記ゲル要素(16)は、前記開口部(14)と前記力感知要素(4)との間に配置されている前記力伝達要素(2)の領域(43)において前記力伝達要素(2)を少なくとも部分的に被覆する、
    請求項1から4のいずれか一項に記載のロードセル(1)。
  6. 前記ゲル要素(16)は、少なくとも部分的に膜として形成されている、
    請求項1から5のいずれか一項に記載のロードセル(1)。
  7. 前記ゲル要素(16)は、前記力伝達要素(2)が少なくとも部分的に受けとられる膨出部(44)を備える、
    請求項1から6のいずれか一項に記載のロードセル(1)。
  8. 前記剛性のカバー構成要素(24)は、前記ゲル要素(16)を支える、
    請求項1から7のいずれか一項に記載のロードセル(1)。
  9. 前記ゲル要素(16)は、前記力感知要素(4)の反対を向くカバー側の面(38)において前記カバー構成要素(24)を少なくとも部分的に覆う、
    請求項8に記載のロードセル(1)。
  10. 前記ゲル要素(16)は、前記カバー構成要素(24)に付着している、
    請求項8または9に記載のロードセル(1)。
  11. 前記カバー構成要素(24)における前記開口部(14)の直径(28)は、前記ゲル要素(16)における開口部(25)の直径(26)および前記力伝達要素(2)の直径(30)の少なくとも一方よりも大きい、
    請求項8から10のいずれか一項に記載のロードセル(1)。
  12. 前記ゲル要素(16)は、前記力伝達要素(2)および前記力感知要素(4)の少なくとも一方に付着している、
    請求項1から11のいずれか一項に記載のロードセル(1)。
  13. 前記内部空間(20)は、前記開口部(14)と前記力感知要素(4)との間に延び、
    前記ゲル要素(16)は、前記内部空間(20)内に延びる、
    請求項1から12のいずれか一項に記載のロードセル(1)。
  14. 前記力伝達要素(2)は、球形である、
    請求項1から13のいずれか一項に記載のロードセル(1)。
  15. 前記力伝達要素(2)は、円筒形である、
    請求項1から13のいずれか一項に記載のロードセル(1)。
  16. 前記力感知要素(4)は、MEMS力変換器を備えている、
    請求項1から15のいずれか一項に記載のロードセル(1)。
  17. 前記ゲル要素(16)は、前記力伝達要素(2)を前記開口部(14)に配置した状態でゲル材料を前記開口部(14)に注ぐことにより作製される、または、前記力伝達要素(2)を前記開口部(14)に配置した状態で、単体のゲル要素(16)が前記開口部(14)に設置される、
    請求項1から16のいずれか一項に記載のロードセル(1)を製造する方法。

JP2022047741A 2021-04-07 2022-03-24 ゲル要素により保持された力伝達要素を有するロードセル Active JP7390424B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP21167236.5A EP4071450B1 (en) 2021-04-07 2021-04-07 Load cell with a force transmitting element held by a gel element
EP21167236.5 2021-04-07

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022161006A JP2022161006A (ja) 2022-10-20
JP7390424B2 true JP7390424B2 (ja) 2023-12-01

Family

ID=75426499

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022047741A Active JP7390424B2 (ja) 2021-04-07 2022-03-24 ゲル要素により保持された力伝達要素を有するロードセル

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20220326100A1 (ja)
EP (1) EP4071450B1 (ja)
JP (1) JP7390424B2 (ja)
CN (1) CN115200750A (ja)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000205976A (ja) 1999-01-19 2000-07-28 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd ロ―ドセルユニット
JP2000210735A (ja) 1998-11-16 2000-08-02 General Electric Co <Ge> タッチセンサ装置および方法
JP2004264059A (ja) 2003-02-13 2004-09-24 Hokuriku Electric Ind Co Ltd 半導体力センサ
JP2005517951A (ja) 2002-02-21 2005-06-16 インテリジェント メカトロニック システムズ インコーポレイテッド 横方向および角度の調節をする車両座席の(予荷重)ロードセル
US20160273955A1 (en) 2012-10-10 2016-09-22 William P. Kroll Strip scale technology

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5372591A (en) * 1976-12-10 1978-06-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd Piezoelectric element unit
SE434679B (sv) * 1982-07-01 1984-08-06 Asea Ab Anordning vid hermetiskt slutna lastceller for eliminering av inverkan pa metverdet av en skillnad mellan trycket i ett givarrum och atmosferstrycket
DE3344901A1 (de) * 1983-12-12 1985-06-13 Pfister Gmbh, 8900 Augsburg Kraftmesszelle
DE3444996A1 (de) * 1984-12-10 1986-06-12 Pfister Gmbh, 8900 Augsburg Verfahren und vorrichtung zum blasenfreien aushaerten von polymeren kunststoffen
EP0440011A3 (en) * 1990-02-02 1992-06-03 Pfister Messtechnik Gmbh Force and/or measuring device
JP4203051B2 (ja) * 2005-06-28 2008-12-24 本田技研工業株式会社 力覚センサ
US7726197B2 (en) * 2006-04-26 2010-06-01 Honeywell International Inc. Force sensor package and method of forming same
US8806964B2 (en) * 2012-03-23 2014-08-19 Honeywell International Inc. Force sensor
US8757001B2 (en) * 2012-09-27 2014-06-24 Honeywell International Inc. Mechanically coupled force sensor on flexible platform assembly structure
US10113927B2 (en) * 2016-02-24 2018-10-30 Honeywell International Inc. Flip chip pressure sensor assembly

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000210735A (ja) 1998-11-16 2000-08-02 General Electric Co <Ge> タッチセンサ装置および方法
JP2000205976A (ja) 1999-01-19 2000-07-28 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd ロ―ドセルユニット
JP2005517951A (ja) 2002-02-21 2005-06-16 インテリジェント メカトロニック システムズ インコーポレイテッド 横方向および角度の調節をする車両座席の(予荷重)ロードセル
JP2004264059A (ja) 2003-02-13 2004-09-24 Hokuriku Electric Ind Co Ltd 半導体力センサ
US20160273955A1 (en) 2012-10-10 2016-09-22 William P. Kroll Strip scale technology

Also Published As

Publication number Publication date
EP4071450A1 (en) 2022-10-12
EP4071450B1 (en) 2024-02-28
JP2022161006A (ja) 2022-10-20
US20220326100A1 (en) 2022-10-13
CN115200750A (zh) 2022-10-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU757148B2 (en) Force sensor assembly
JP5611228B2 (ja) 流体媒体内で使用される超音波変換器
CN102597713B (zh) 用于在流体介质中使用的超声波换能器
CN110726422B (zh) 一种传感器
JP5127140B2 (ja) 圧力・温度共用トランスデューサー
US5438877A (en) Pressure sensor package for reducing stress-induced measurement error
JP3929927B2 (ja) 液体封入マウント装置
JP2006266818A (ja) 圧力センサ装置
JP2001527210A (ja) 圧力検知装置用の汎用媒体パッケージ
CN102472680B (zh) 相对压力传感器
US20230160514A1 (en) Fluidic connector provided with a pressure sensor
JPH07294358A (ja) 圧力感知装置及びその製造方法
JP2008528977A (ja) 加速度又は圧力測定用の接地絶縁された圧電型センサ
JP7390424B2 (ja) ゲル要素により保持された力伝達要素を有するロードセル
JPS63289432A (ja) 圧力センサを組み立てる方法並びに圧力センサ
JP2016133391A (ja) 圧力センサモジュール及び圧力センサモジュールの製造方法
US6935182B2 (en) Pressure sensor apparatus including stems provided with strain measuring arrangement
CN111148979B (zh) 压力传感器组件、测量设备和用于其制造的方法
CN207763855U (zh) 压力检测芯片和压力传感器
JPWO2002075178A1 (ja) 液封入式防振装置
JP2002296136A (ja) 変換器のケース構造
CN110678779A (zh) 电子结构单元
CN215984997U (zh) 介质隔离式压力传感器
CN220104357U (zh) 压力芯体
JP4952271B2 (ja) 圧力センサ

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220406

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230209

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230221

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230417

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230509

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230607

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20230822

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20231019

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20231030

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20231114

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20231120

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7390424

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150