特許ウォッチ

公開番号2025108360
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-23
出願番号2024210767
出願日2024-12-03
発明の名称センサ配列
出願人リセンスゲーエムベーハー,Resense GmbH
代理人個人,個人
主分類G01L 3/10 20060101AFI20250715BHJP(測定;試験)
要約【課題】小型で、堅固、安価、又は高い測定精度を有するように構成され得るセンサ配列と、センサ配列を製造するための方法と、を規定する。
【解決手段】力及び/又はトルクを測定するためのセンサ配列(1)であって、各々がセンサ(13)を有して第1の軸(3)の周りに配列されている複数のセンサ部(11)と、各々が2つの隣接する前記センサ部(11)を互いに接続する複数の接続片(21)と、を有し、前記接続片(21)と、隣接するセンサ部同士のうちの第1のセンサ部と、の間の接続(33)が第1の軸領域(23)において提供され、前記接続片(21)は、前記隣接するセンサ部間の間隙(17)内において、前記第1の軸領域(23)と異なる第2の軸領域(25)に向けて延びる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
力及び／又はトルクを測定するためのセンサ配列（１）であって、
各々がセンサ（１３）を有して第１の軸（３）の周りに配列されている複数のセンサ部（１１）と、
各々が２つの隣接する前記センサ部（１１）を互いに接続する複数の接続片（２１）と、を有し、
前記接続片（２１）と、隣接するセンサ部同士のうちの第１のセンサ部と、の間の接続（３３）が第１の軸領域（２３）において提供され、
前記接続片（２１）は、前記隣接するセンサ部間の間隙（１７）内において、前記第１の軸領域（２３）と異なる第２の軸領域（２５）に向けて延びる、センサ配列（１）。
続きを表示（約 990 文字）【請求項２】
前記各接続片（２１）は、軸方向に延在する第１の長手方向部（２７）と軸方向に延在する第２の長手方向部（２９）とを有し、
前記第１の長手方向部（２７）及び前記第２の長手方向部（２９）は、同じ軸領域に配置される、請求項１に記載のセンサ配列（１）。
【請求項３】
前記第１の長手方向部（２７）及び前記第２の長手方向部（２９）はねじれている、請求項２に記載のセンサ配列（１）。
【請求項４】
前記接続片（２１）の前記第１の長手方向部（２７）及び前記第２の長手方向部（２９）は、それぞれ第１の端部及び第２の端部を有し、
前記各第１の端部は隣接する前記センサ部（１１）のうちの１つに接続され、前記第２の端部は前記接続片（２１）の偏向部（３１）によって互いに接続される、請求項２又は３に記載のセンサ配列（１）。
【請求項５】
前記第１の軸領域（２３）において、前記接続片（２１）と前記隣接するセンサ部のうちの第２のセンサ部との間の別の接続部（３５）が設けられる、先行請求項のうちいずれか１項に記載のセンサ配列（１）。
【請求項６】
前記各接続片（２１）は、前記第１の軸（３）に平行な接合軸を有する固定接合の形態とされる、先行請求項のうちいずれか１項に記載のセンサ配列（１）。
【請求項７】
前記各接続片（２１）は、前記センサ部（１１）の軸方向長さの少なくとも１／４にわたって軸方向に延在する、先行請求項のうちいずれか１項に記載のセンサ配列（１）。
【請求項８】
前記センサ配列（１）は、電気供給ライン（４１）をさらに備え、前記電気供給ライン（４１）は、前記接続片（２１）のうちの１つに配置される、先行請求項のうちいずれか１項に記載のセンサ配列（１）。
【請求項９】
前記電気供給ライン（４１）は、前記接続片（２１）のうちの１つの偏向部（３１）に配置される、請求項８に記載のセンサ配列（１）。
【請求項１０】
前記接続片は、前記センサ部を直列に機械的に接続し、
前記電気供給ライン（４１）は、一連のうちの中央に配置された前記接続片に設けられる、請求項８又は請求項９に記載のセンサ配列（１）。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、力又はトルクを測定するためのセンサ配列、及びセンサ配列を製造するための方法に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
先行技術は、力又はトルクを測定することができるセンサ配列を開示している。特に、医療工学への応用に関して、例えば低侵襲手術用のテレマニピュレータのように、又は、ロボット工学への応用に関して、例えば産業用グリップシステムのように、このようなセンサ配列は、力又はトルクを測定又は制御するために使用され得る。例えば、センサ配列を使用して、グリップアーム若しくはマニピュレーションアーム、又はそれらの上に設けられたエンドエフェクタに関する触覚フィードバックを提供することができる。多くの用途に関して、最も小型で最も安価な力及びトルクセンサが有利である。
【０００３】
しかしながら、既知のセンサ配列は、特にセンサ配列の小型化に関して制限を有する。あるいは、又は加えて、既知のセンサ配列は、特にセンサ配列のサイズを徐々に縮小するとき、センサ配列の測定精度又は堅牢性に関して制限を有することがあったり、若しくは製造中に高いレベルの複雑さを要することがある。
【発明の概要】
【０００４】
本開示の目的は、先行技術と比較して改善された、力又はトルクを測定するためのセンサ配列を規定することである。特に、かなり小型で、堅固、安価、又は高い測定精度を有するように構成され得るセンサ配列が規定されるべきである。加えて、センサ配列を製造するための方法を規定することが意図される。
【０００５】
この目的は、請求項１に記載の力又はトルクを測定するためのセンサ配列と、対応する請求項に記載の使用方法によって達成される。
【０００６】
１つの態様によれば、力又はトルクを測定するためのセンサ配列、特に力及びトルクを測定するためのセンサ配列が規定される。センサ配列は、各々がセンサを有する複数のセンサ部を備え、複数のセンサ部は第１の軸の周りに配列される。センサ配列は、それぞれが２つの隣接するセンサ部を互いに接続する複数の接続片を有し、接続片と隣接するセンサ部のうちの第１のセンサ部との間の接続が第１の軸領域において提供され、接続片は隣接するセンサ部間の間隙において第１の軸領域と異なる第２の軸領域へ向けて延びる。
【０００７】
別の態様によれば、本書に記載の実施形態によるセンサ配列の製造方法が規定される。本方法は、接続片によって接続された複数のセンサ部を設けることを含み、センサ部は、１つの平面内に配列される。本方法は、センサ部を巻回し、そのセンサ部を第１の軸の周りに配列することを含む。
【０００８】
典型的な実施形態によれば、センサ配列は、各々がセンサを有する複数のセンサ部を備える。各センサ部は、典型的には、力又はトルクを受容又は伝達するための測定体を備える。典型的には、センサ部のセンサは、センサの測定がセンサ配列に作用する力又はトルクの決定に適するように、各々の測定体中に又は各々の測定体上に配列される。典型的には、センサは平坦又は平面であり、特に測定体上に平坦に配列される。
【０００９】
典型的な実施形態において、センサ部のセンサは、測定要素、特に膨張測定要素である。各膨張測定要素は、典型的には、各々のセンサ部、特にセンサ部の測定体の膨張又は機械的歪みを決定するように構成される。膨張測定要素は、例えば、フィルム歪みゲージ（歪みゲージ）又は半導体歪みゲージを含むことができる。特に、半導体歪みゲージは、シリコン歪みゲージ（Ｓｉ歪みゲージ）とすることができる。例えば、Ｓｉ歪みゲージは、特に小さい物理的サイズを有することができる。センサ部のセンサは、少なくとも１つの膨張測定要素、特にちょうど１つの膨張測定要素、又はちょうど２つの膨張測定要素を備えることができる。センサは、典型的には、各々のセンサ部、特に各々の測定体に、例えば接着、はんだ付け、ガラスはんだによる接合などでしっかりと接続されている。
【００１０】
典型的には、センサ部は、少なくとも実質的に類似の形態、特に少なくとも実質的に機械的に類似の形態である。「少なくとも実質的に機械的に類似する」とは、特に、センサ部の機械的特性及び形状が少なくとも実質的に類似することを意味すると理解されるべきである。しかしながら、センサ部は、例えば、センサの電気的相互接続に差異を有することがあり得、例えば、センサ部を通って走る導体トラックの本数等において差異を有することがあり得る。本書では、複数のセンサ部を複数の基本セルと呼ぶこともあり得る。センサ配列を使用して決定されるべき力又はトルクは、各々のセンサ部又は基本セルのセンサの複数の測定値に基づいて決定することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許