具有改善的变形行为的杆状力传感器的制造方法_3

文档序号:9829746阅读:来源:国知局
对于第一中心横轴线Q1或相对于 所述平面对称地布置。同样,也适于右缺口 114和115。缺口 112、113、114和115中的每一个优 选部分圆形地构造,然而也可以具有其他形状、例如一个椭圆区段。在根据第一实施例的力 传感器101中,缺口 112、113、114和115中的每一个延伸至前侧103的平坦化区域中以及后侧 104的平坦化区域中。
[0061] 在前方长形凹部109与缺口 112、113、114和115之间,同样如在后方长形凹部110与 缺口 112、113、114和115之间那样分别保留接片,所述接片在其最薄位置处具有宽度b。这在 图la中示例性地对于前方长形凹部109、左上缺口 112以及它们之间的接片116示出,然而由 于变形体102的尽可能对称的构型相应地也适于其他缺口 113、114和115以及后方长形凹部 110。换言之,在前方长形凹部109与缺口 112、113、114和115中的每一个缺口之间以及在后 方长形凹部110与缺口 112、113、114和115中的每一个缺口之间分别存在接片,所述接片在 其最薄位置处具有宽度b。
[0062] 如果前方长形凹部109和后方长形凹部110严格凸地或普遍凸地构造(即例如是如 以上所述的椭圆形的)以及缺口 112、113、114和115同样严格凸地或普遍凸地构造(即例如 是如以上所述的部分圆形的),则分别在长形凹部109和110中的一个以及缺口 112、113、114 和115中的一个之间存在恰好一个最薄位置,在所述最薄位置处相应的接片具有宽度b。因 此,在长形凹部与缺口之间分别存在恰好一个具有长度I的最短连接线,所述长度等于接片 的宽度b。如在图la中示出的那样,例如在前方长形凹部109与左上缺口之间存在具有长度I 的最短连接线V。
[0063] 中心横轴线Q1与在前方长形凹部109和左上缺口 112或如在图la中示出那样的所 述最短连接线V的延长部之间具有长度I的最短连接线V之间的角α处于17°与29°之间、即不 小于17°且不大于29°。这由于变形体102的尽可能对称的构型相应也适于后方长形凹部110 以及其他缺口 113、114和115。
[0064] 在变形体102的前侧103上如在图la和图lc中示出的那样安装有前中应变传感器 117、前上应变传感器118和前下应变传感器119,它们可以实现在一个共同的载体或分开的 载体上。在图la和lc中示出具有前方共同载体120的变型方案。共同的载体随之带来在EP 0 800 064 B1中所描述的优点,如例如更低的制造成本、更小的布线耗费以及简化的安装。
[0065] 前方共同载体120或前方应变传感器117、118和119布置在前方长形凹部109中。前 中应变传感器117设置用于测量变形体102的在中心纵轴线L的方向上出现的纵向应变并且 相对于交点S定心地布置。相反地,前上应变传感器118和前下应变传感器119设置用于测量 变形体102的在第一中心横轴线Q1的方向上出现的横向应变,相对于所述中心纵轴线L定心 地定位并且相对于第一中心横轴线Q1或相对于通过所述第一中心横轴线和第二中心横轴 线Q2构成的平面对称地、即与它们以相同间距地布置在第一中心横轴线Q1或所述平面上方 和下方。
[0066] 在变形体102的后侧104上安装有后中应变传感器121、后上应变传感器122和后下 应变传感器123,它们在图la和lc中不可见而在图lb中仅仅部分可见。它们相应于前方应变 传感器117、118和119并且分别与它们相对置。它们同样可以实现在一个共同的载体或分开 的载体上,其中在此从在图la和图lc中不可见而在图lb中在横剖面中可见的后方共同载体 124出发。在图la和图lc中,如果它们设有其他参考标记,也可以相应地示出所述三个后方 应变传感器121、122和123以及它们的后方共同载体124。
[0067]因此,后方共同载体124或后方应变传感器121、122和123布置在后方长形凹部110 中并且分别与前方共同载体120或与前方应变传感器117、118和119相对地布置。后中应变 传感器121同样如前中应变传感器117那样设置用于测量变形体102的在中心纵轴线L的方 向上出现的纵向应变并且相对于交点S定心地布置。相反地,后上应变传感器122和后下应 变传感器123同样如前方应变传感器118和119那样设置用于测量变形体102的在第一中心 横轴线Q1的方向上出现的横向应变,相对于中心纵轴线L定心地定位并且相对于第一中心 横轴线Q1或相对于通过所述第一中心横轴线和第二中心横轴线Q2构成的平面对称地、即与 它们以相同间距地布置在第一中心横轴线Q1或所述平面的上方和下方。
[0068] 应变传感器117、118、119、121、122和123例如可以涉及电的或光学的应变传感器。 因此,例如前方应变传感器117、118和119可以实现为薄膜应变测量条带的薄膜上的三个测 量栅以及后方应变传感器121、122和123可以实现为另一薄膜应变测量条带的薄膜上的三 个测量栅或者所有应变传感器也可以实现为光学应变测量条带的布拉格栅。
[0069] 也可以设有其他数量的应变传感器。因此,例如可以不仅在前侧103上而且在后侧 104上分别安装仅仅一个用于测量纵向应变的应变传感器以及仅仅一个用于测量横向应变 的应变传感器,如其在EP 0 800 064 B1中所描述的那样。应变传感器可以相互连接成惠斯 登电桥电路。此外,可以设有确定的电子元件、例如放大器、A/D转换器等,以便进一步处理 由应变传感器提供的信号,其中所述电子元件也可以实现为集成电路的一部分。
[0070] 如果使用力传感器101来测量导入的力F,即在力测量时,变形体102的由应变传感 器117、118、119、121、122和123测量的横向应变与纵向应变之间的比例处于55%与72%之 间。
[0071] 如在图la和图lc中可见的那样,在前方长形凹部109中设有四个前凹部125'、 125"、125"'和125"",它们在下文中共同称作前凹部125。第一前凹部125'和第二前凹部 125"布置在前方应变传感器117、118和119上方或者前方共同载体120上方并且它们与中心 纵轴线L或与通过所述中心纵轴线和第二中心横轴线Q2构成的平面具有相同的间距、即它 们相对于中心纵轴线L或所述平面对称地布置。第三前凹部125"'和第四前凹部125""布置 在前方应变传感器117、118和119下方或者前方共同载体120下方并且它们与中心纵轴线L 或与通过所述中心纵轴线和第二中心横轴线Q2构成的平面具有相同的间距,即它们相对于 中心纵轴线L或所述平面对称地布置。
[0072]此外,一侧上的第一前凹部125'和第二前凹部125"以及另一侧上的第三前凹部 125"'和第四前凹部125""分别与第一中心横轴线Q1或与通过所述第一中心横轴线和第二 中心横轴线Q2构成的平面具有相同的间距,即它们相对于第一中心横轴线Q1或相对于所述 平面对称地布置。
[0073]在后方长形凹部110中设有四个后凹部126 '、126"、126" '和126"",它们在附图中 没有示出并且在下文中共同称作后凹部126。所述后凹部与四个前凹部125分别相对置并且 具有与它们相同的形状。换言之,如果它们设有其他参考标记,则也可以在图la和lc中示出 四个后凹部126。
[0074]四个前凹部125分别可以是连续的凹部,其中它们在该情形中与四个后凹部126重 合或相同。四个前凹部125和四个后凹部126分别也可以是不连续的凹部,其中在该情形中 分别保留相对置的凹部的下端部上的基面之间的材料。这在根据第一实施例的力传感器 101中是这种情形。
[0075] 四个前凹部125和四个后凹部126可以具有如在图la和lc中所示出那样的圆形横 剖面,但例如也可以具有椭圆形横剖面,构造为长孔或者具有其他形状。此外,分别也可以 设有多于或少于四个凹部并且所述凹部与在图la和图lc中所示出那样不同地定位。
[0076] 在变形体102的上端部和下端部上分别在由前侧103或后侧的平坦化区域到包含 圆柱形基本形状的区域的过渡部上首先存在包围的窄的上突出部127或包围的窄的下突出 部128,它们的直径不仅略大于从左侧105到右侧106的间距而且略大于变形体102在突出部 127和128那边的直径,所述直径优选与所述间距同样大。紧接着是具有所述直径的上方第 一区段129或下方第一区段130以及具有更小直径的上方第二区段131或下方第二区段132, 其中上方第二区段131在其上端部上通过上端侧107或通过由上端侧107构成的力导入面封 闭,而下方第二区段132在其下端部上通过下端侧108或通过由下端侧108构成的力导入面 封闭。
[0077] 为了与力导入装置、例如天平的称重平台(通过所述称重平台可以导入待测量的 力F)连接,在上方第二区段131上可以如在图la和图lc中示出的那样设置螺纹133或者设置 没有示出的其他固定模块、例如横向孔。为了与力导入装置、例如天平的基板(通过基板可 以导入相应的反作用力)连接,在下方第二区段132上可以如在图la和图lc中示出的那样设 置螺纹134或者设置没有示出的其他固定模块、例如横向孔。
[0078] 在上方第一区段129中可以设有连续孔洞135,所述连续孔洞水平地开始,然后斜 向
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