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KR20180090256A - 로드 셀 - Google Patents

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KR20180090256A
KR20180090256A KR1020187012752A KR20187012752A KR20180090256A KR 20180090256 A KR20180090256 A KR 20180090256A KR 1020187012752 A KR1020187012752 A KR 1020187012752A KR 20187012752 A KR20187012752 A KR 20187012752A KR 20180090256 A KR20180090256 A KR 20180090256A
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South Korea
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sensor
load
connector
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KR1020187012752A
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닐스 아에이지 줄 에일러센
Original Assignee
닐스 아에이지 줄 에일러센
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Abstract

로드 셀은 베이스를 갖는 탄성체, 멤브레인에 하중 적용시 휘어지도록 구성되는 가요성 멤브레인, 멤브레인에 적용된 하중 측정용 센서, 멤브레인에 연결되는 제1 단부 및 센서에 연결되는 제2 단부를 갖는 적어도 하나의 커넥터를 포함하고, 상기 커넥터는 멤브레인에 적용된 기계적 힘을 상기 센서에 전달하도록 구성된다.

Description

로드 셀
본 발명은 베이스, 멤브레인에 하중 적용시 휘어지도록 구성되는 가요성(flexible) 멤브레인, 멤브레인에 적용되는 하중을 측정하기 위한 센서를 갖는 탄성체를 포함하는 로드 셀에 관한 것이다.
이 종류의 다양한 로드 셀이 공지되어 있으며 도1은 측정될 하중에 응하여 탄성체의 변형을 검출하기 위한 센서 수단 및 탄성체를 구비한 용량성 로드 셀의 예를 나타낸다.
그러나 종래 기술의 로드 셀은 센서 수단이 비대칭방식으로 활성화되기 때문에 탄성체에 편심 하중이 가해질 때 실질적인 오차를 갖는 측정을 제공할 것이며, 모든 센서 수단에 잠재하는 비선형성으로 인한 측정 오차를 야기한다.
미국특허 4,825,967은 적절한 간격을 가로지르고 서로 평행하게 연장되는 두 개의 탄성 절연체로 조성되는 편평한 판을 갖는 압력 감지 센서를 사용하여, 편평한 판의 편향(deflection)으로 인해 야기되는 전극 사이의 거리 변화로 인한 정전 용량의 변화를 검출함으로써 물체의 중량을 검출하는 중량 검출 장치를 개시한다.
본 발명의 목적은 편심 적용된 하중에 독립적인 측정을 하는 로드 셀을 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 베이스를 갖는 탄성체, 멤브레인에 하중 적용시 구부러지도록 구성되는 가요성 멤브레인, 멤브레인에 적용된 하중을 측정하기 위한 센서, 멤브레인에 연결되는 제1 단부 및 센서에 연결되는 제2 단부를 갖는 적어도 하나의 커넥터를 포함하는 로드 셀이 제공되며, 커넥터는 멤브레인에 적용되는 기계적 힘을 센서로 전송하도록 구성된다.
이것은 멤브레인에 적용되는 힘이 멤브레인을 구부리거나 변형시킨다는 것을 의미하며, 멤브레인의 편향은 커넥터를 거쳐 센서로 전달될 수 있다. 센서 안에서 측정이 수행될 때, 멤브레인과 직접 측정 관계에 있지 않으며, 로드 셀이 측정하도록 구성되는 하중에 평행하지 않은, 즉 편심 하중이 멤브레인에 적용되고 멤브레인의 주름(flexure)이 한 방향 이상으로 존재하는, 멤브레인의 임의의 움직임을 커넥터가 걸러내도록 허용한다.
본 발명의 의미 내에서, 용어 "연결된(connected)"은 커넥터가 멤브레인 및/또는 센서에 직접 또는 간접적으로 연결된다는 것을 의미한다. 이것은 센서 또는 멤브레인에 연결되는 로드 셀 몸체의 별도 부분에 커넥터가 연결될 수 있다는 것을 의미한다.
본 발명의 의미 내에서, 가요성 멤브레인의 일부는 로드 셀의 다른 부분에 대해 이동하도록 구성되며, 멤브레인의 동작의 차이는 로드 셀의 다른 부분에 대해 측정된다. 로드 셀은 멤브레인을 따라 이동하는 하나 이상의 부품을 포함하는 반면, 로드 셀의 하나 이상의 부품은 멤브레인의 이동 도중에 고정된 상태를 유지하는데, 즉, 멤브레인의 일부는 하중이 멤브레인에 적용될 때 로드 셀의 고정된 부분에 대해 이동 및/또는 구부러지도록 구성된다.
일 실시예에서, 센서는 로드 셀의 탄성체에 고정된 고정 제1 단부 및 자유 제2 단부를 갖는 제1 센서 부분을 포함할 수 있다. 따라서 제1 센서 부분은 로드 셀의 고정 부분에 연결되는 단부 중 하나를 갖도록 구성되는 반면, 자유 단부일 수도 있는 제2 단부 및/또는 제1 단부의 맞은 편의 단부는 로드 셀의 고정 부분에 대안 멤브레인의 이동에 따라 이동하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 제1 센서 부분의 제2 단부에 연결되어, 멤브레인의 이동이 제1 센서 부분의 제2 단부에 전송될 수 있도록 한다. 따라서, 센서의 자유 단부를 멤브레인에 연결함으로써, 멤브레인에 적용된 힘으로 인한 멤브레인의 편향 및/또는 이동을 제1 센서 부분의 자유 단부로 전달 또는 전송하여, 제1 센서 부분이 의도한 방향으로 동일한 거리 또는 상대적인 거리만큼 멤브레인으로 이동, 즉 힘의 방향으로의 이동이 멤브레인에 적용될 것이다.
일 실시예에서, 센서는 용량성 측정 수단을 포함하는 제2 부분을 포함할 수 있다. 센서의 제2 부분은 용량성 측정을 사용하여 측정되도록 멤브레인의 전송된 이동을 허용하는 센서의 일부분으로 보일 수 있다. 일 예에서, 용량성 측정은 고정 부분 및 이동 부분의 형태일 수 있으며, 이동 부분의 이동은 고정 부분에 관하여 측정되며, 이동은 용량성 측정으로 제시될 수 있다. 일 예에서, 센서의 제1 부분은 멤브레인의 편향 및/또는 이동에 응하여 구부러지도록 구성되는 빔, 판, 또는 다른 종류의 가요성 재료일 수 있는 반면, 제2 부분은 제1 부분으로부터 제2 부분으로, 또는 역으로 거리의 용량성 측정을 제공할 수 있는 고정 강성 빔일 수 있다.
일 실시예에서, 용량성 측정 수단은 적어도 하나의 전극을 포함할 수 있다. 본 발명의 의미 내에서, 용어 "전극"은 측정 전극으로 보일 수 있다. 용량성 측정에서, 접지된 부분과 측정 전극 사이에서 측정이 이뤄질 수 있으며, 용량성 측정은 두 소자 사이의 전기용량(capacitance)을 반영한다. 일 실시예에서, 본 발명에 따르는 센서는 다수의 전극 및/또는 측정 전극 및 다수의 접지된 소자를 포함할 수 있다. 대안적으로, 용어 "전극"은 전기용량 측정의 일반적인 설명인 것으로 보일 수 있으며, 접지된 소자는 하나의 전극으로 보일 수 있으며, 측정 전극은 제2 전극으로 보일 수 있다. 용어 "전극"의 일반적인 의미내에서, 본 발명은 전기용량 측정을 위한 적어도 한 쌍의 전극을 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 로드 셀은 용량성 측정 회로를 추가로 포함할 수 있다. 전기용량 측정 회로는 접지된 소자 및 측정 전극 사이, 또는 한 쌍의 전극 사이의 전기용량 측정을 제공하는데 활용될 수 있는 회로로 보일 수 있다.
일 실시예에서, 센서는 적어도 하나의 전극을 포함할 수 있고, 전극은 로드 셀의 탄성체에 고정되게 연결된다. 적어도 하나의 전극을 갖는 센서를 제공함으로써, 전극은 탄성체에 부착되어, 힘의 측정을 위해 이동할 수 있는 로드 셀의 임의의 부분 또는 멤브레인에 대해 전극이 고정되도록 한다.
일 실시예에서, 센서는 커넥터에 연결되는 이동가능한 부분을 포함할 수 있으며, 탄성체의 다른 부분에 대해 멤브레인을 따라 이동하도록 구성된다. 이동가능한 부분은 부분적으로 이동 및/또는 완전히 이동할 수 있으며, 멤브레인이 편향되거나 이동할 때, 특히 멤브레인이 적용된 힘의 방향으로 편향되거나 변형될 때 이동가능한 부분이 또한 이동할 수 있다는 것을 의미한다. 따라서, 변형과 함께 이동할 때, 센서의 이 부분은 멤브레인의 편향/변형 속도를 측정하는 데 활용될 수 있으며, 센서의 이 부분은 이동량의 측정이 멤브레인에 적용되는 힘을 나타내는 전기 신호로 변환되도록 수행하는데 활용될 수 있다.
일 실시예에서, 멤브레인은 하중 도입부 또는 하중 수용부를 포함할 수 있으며, 로드 셀에 하중이 적용될 멤브레인의 영역을 규정한다. 멤브레인의 이 영역은 로드 셀이 정확한 측정을 위해 힘을 수용하도록 가장 잘 구성된 영역이다. 이 영역은 힘이 멤브레인에 적용될 때 영역이 실질적으로 변형되지 않을 것을 보장하기 위해, 멤브레인 상에서 강화될 수 있다. 이 강화(enhancement)는 더 두꺼운 두께의 영역의 형태의 적용이거나, 영역을 강화하는 유사한 방법일 수 있다.
일 실시예에서, 커넥터는 멤브레인으로부터 센서까지 압축력 및/또는 장력을 전달할 수 있는 강성 커넥터일 수 있다. 커넥터는 뻣뻣한 막대기(stiff rod) 또는 뻣뻣한 링크 형태일 수 있으며, 이것은 멤브레인을 통해 전송되는 힘/변형이 로드 셀의 다른 부분으로의 링크를 거쳐 전방으로 및/또는 장력 및/또는 압축력을 거쳐 센서로 전달된다는 것을 의미하며, 즉, 커넥터는 로드 셀 또는 센서의 제2 부분 밀기 및/또는 제2 부분 당기기를 할 수 있는 종류의 커넥터이다.
일 실시예에서, 커넥터는 멤브레인으로부터 센서로 장력을 전달하도록 구성되는 가요성 커넥터일 수 있다, 커넥터는 로드 셀의 제2 부분 또는 센서상으로 당길 수 있지만, 압축력을 제공할 수 없는 와이어 또는 스트링으로 보일 수 있는데, 즉, 압축력이 의도한 방향으로 적용되는 경우 커넥터는 구부러질 것이다.
일 실시예에서, 로드 셀은 멤브레인이 일 단부에 연결되는 측벽을 포함하고, 구성된 멤브레인은 하중이 멤브레인에 적용될 때 멤브레인 측벽에 대해 이동한다. 로드 셀의 측벽은 환형 벽일 수 있으며, 환형 벽의 일 단부는 베이스 단부로 보일 수 있지만, 환형 벽의 다른 단부는 멤브레인의 주변에 부착된다. 멤브레인은 일 측벽으로부터 마주보는 측벽으로 연장될 수 있으며, 로드 셀의 환형 측벽에 의해 규정된 볼륨의 일부를 폐쇄하는 것으로 보이도록 멤브레인은 전체 방향으로 연속적일 수 있다.
일 실시예에서, 측벽은 실질적으로 강성이다. 이것은 측벽이 로드 셀의 고정 부분으로 활용되거나, 로드 셀의 센서에 대한 고정 베이스를 제공하여, 멤브레인이 편향, 변형, 또는 이동할 때, 측벽은 실질적으로 그 형상(shape), 위치 또는 형태(form)가 변하지 않고, 멤브레인의 이동을 측정하기 위한 베이스 지점으로서 사용될 수 있다는 것을 의미한다.
일 실시예에서, 커넥터는 회전축 연결부(pivotal connection)를 거쳐 멤브레인 및/또는 센서에 연결될 수 있다. 이것은 커넥터가 연결부를 거쳐 회전하고 평면 또는 표면에 대해 그 각도를 변경하고 멤브레인의 이동 도중에 부착된다는 것을 의미한다. 따라서, 회전축 연결부는 커넥터가 적어도 하나의 표면/영역에 단단히 체결되게 보장하고, 표면/영역에 대해 각 이동을 허용하지만, 편향/이동이 그 원래 지점으로 돌아갈 때 연결부가 그 원래 지점으로 돌아가는 것을 보장한다.
일 실시예에서, 멤브레인은 로드 셀의 베이스 맞은편에 배치될 수 있다. 이것은 로드 셀이 표면 영역, 또는 로드 셀의 베이스가 위치하는 위치상에 배치될 수 있으며, 하중은 하중을 수용하기 위해 멤브레인이 배치되는 로드 셀의 맞은편 영역에 적용될 수 있다는 것을 의미한다.
본 발명에 따르면, 이 목적은 탄성체와 센서 수단 사이에 삽입된 링크를 제공함으로써 달성된다.
이 방법 및 본 발명에 따르면, 측정될 하중은 측정될 힘과 일렬이거나 평행한, 탄성체의 변형만을 전송하는, 링크에 의해 활성화되는 다양한 종류의 센서에 의해 측정될 수 있다.
본 발명에 따르는 로드 셀의 제1 실시예는 하중 도입부를 구비한 멤브레인을 구비한 탄성체 및 각 단부가 회전하는 링크에 의해 멤브레인에 결합된 센서 수단을 포함한다.
본 발명에 따르는 로드 셀의 제2 실시예는 하중 도입부를 구비한 멤브레인을 구비한 탄성체 및 각 단부가 회전하는 링크에 의해 멤브레인에 결합된 용량성 센서 수단을 포함한다.
본 발명에 따르는 로드 셀의 제3 실시예는 하중 도입부를 구비한 멤브레인을 구비한 탄성체 및 각 단부가 회전하는 링크에 의해 멤브레인에 레버 동작에 의해 결합되는 용량성 센서 수단을 포함한다.
본 발명에 따르는 로드 셀의 제4 및 제5 실시예는 하중 도입부를 구비한 멤브레인을 구비한 탄성체 및 각 단부가 회전하는 링크에 의해 멤브레인에 결합된, 통합 전자 회로를 구비한, 용량성 센서 수단을 포함한다.
모든 실시예에 의해 얻어지는 장점은 탄성체상의 편심 부하는 측정될 힘과 일렬이거나 평행한 탄성체의 변형에 의해 센서 수단만을 활성화시키지만, 편심 부하로 인해, 측정될 힘과 일렬이 아니거나 평행하지 않은 멤브레인의 변형은 링크에 의해 흡수된다.
도1은 종래 기술의, 측정될 부하에 응하여 탄성체의 변형을 검출하기 위해 탄성체 및 센서 수단을 구비한 용량성 로드 셀을 도시한다.
도2는 도1의 로드 셀에 대한 용량성 센서 수단을 도시한다.
도3은 측정될 부하에 응하여, 도1의 로드 셀의 탄성체의 과장된 변형을 도시한다.
도4는 편심 적용된 부하에 의해 측정될 부하에 응하여, 도1의 로드 셀의 탄성체의 과장된 변형을 도시한다.
도5는 각 단부가 회전하는 링크가 탄성체 및 센서 수단 사이에 삽입된, 본 발명에 따르는 로드 셀을 도시한다.
도6은 각 단부가 회전하는 링크가 탄성체 및 용량성 센서 수단 사이에 삽입된, 본 발명에 따르는 로드 셀을 도시한다.
도7은 링크가 레버 동작을 제공하는, 각 단부가 회전하는 링크가 탄성체 및 용량성 센서 수단 사이에 삽입된, 본 발명에 따르는 로드 셀을 도시한다.
도8은 전자 회로가 용량성 센서에 통합되는, 각 단부가 회전하는 링크가 탄성체 및 용량성 센서 수단 사이에 삽입된, 본 발명에 따르는 로드 셀을 도시한다.
도9, 도10, 도11 및 도12는 용량성 센서 수단의 대부분이 통합되는, 각 단부가 회전하는 링크가 탄성체 및 용량성 센서 수단 사이에 삽입된, 본 발명에 따르는 로드 셀을 도시한다.
도13, 도14, 도15 및 도16은 미분 전기용량 변화를 제공하기 위해 배열되는, 각 단부가 회전하는 링크가 탄성체 및 용량성 센서 수단 사이에 삽입된, 본 발명에 따르는 로드 셀을 도시한다.
도1의 센서는, 종래 기술에서처럼, 탄성체(1)의 일부인 멤브레인(3) 안에, 측정될 하중(P)에 의해 변형된 하중 수용부(2)를 구비한 탄성체(1), 및 표면(4)에서 멤브레인(3) 상에 장착된 용량성 센서 수단을 구비한 로드 셀을 도시한다. 용량성 센서 수단(5)에는 환형 전극(6 및 7) 및 측정될 하중에 응하여 전극(6 및 7)의 전기용량의 값을 측정하기 위한 전자 회로 모듈(8)이 제공된다.
도1의 용량성 센서 수단(5)은 멤브레인(3)의 접지된 내부 표면으로 측정 전기용량을 구성하는 환형 전극(6 및 7) 및 장착 영역(4)을 갖는 상태로 도2에 도시되어 있다.
도3에서, 하중 수용부(2)에 적용되는 하중(P)로 인한 멤브레인(3)의 변형은 명확성을 위해 과장되게 도시되었다. 멤브레인이 변형될 때, 멤브레인(3)과 전극(6 및 7) 사이의 거리는 하중(P)에 따라 전극(7)에 대한 거리가 전극(6)에 대한 거리보다 크게 변한다. 전극(6 및 7)이 전기용량 측정 회로(8)에 연결되는 경우, 하중(P)을 나타내는 신호가 획득된다.
도4에서, 하중 수용부(2) 상에 편심 적용된 하중(P)은 하중(P)의 방향으로 멤브레인(3)을 변형시키지만, 동시에 하중 수용부(2)를 틸팅시켜서, 편심 하중이 적용되는 쪽에서 멤브레인과 전극(6 및 7) 사이의 거리의 더욱 큰 변화를 야기하지만, 하중 수용부의 반대쪽에서의 거리 변화는 작다. 도4에서, 거리의 변화는 명확성을 위해 과장되게 도시되었다. 용량성 센서는 C=A/a를 따르며, 여기에서 C는 전기용량(Ccapacitance), A는 전극(6 또는 7)의 면적이고, a는 거리이며, 전기용량 (C)는 따라서 거리의 비선형 함수이며, 다시 말해서 편심 하중으로 인한 두 쪽에서의 거리의 크고 작은 변화로 인한 전기용량의 감소 및 증가는 상쇄되지 않는다. 종래 기술에 따라 로드 셀에 편심 적용된 하중은 따라서 측정 오류를 야기할 것이다.
본 발명은 이제 하중 도입부(2)를 구비한 멤브레인(3), 멤브레인(3)의 하중 수용부(2)를 센서 수단(12)에 연결하는 링크(9)를 포함하는 탄성체(1)를 구비한 본 발명의 기본 실시예인 도5를 참고로 더욱 상세하게 설명할 것이다. 링크(9)는 각 단부가 회전하는 것으로 도시되어 있지만, 특히 링크 상의 힘이 장력으로 변환되는 경우 링크는 반드시 가요성 링크로 구성되어야 한다.
도5에서, 링크(9)는 장력이 편심 적용될 때 링크(9)의 상단부의 측방향 이동을 줄이기 위해 멤브레인의 중립 레벨에서 또는 중립 레벨 근처에서 멤브레인(3)에 연결된다.
적용된 하중(P)에 평행인 멤브레인(3)의 변형만이 센서 수단(8)에 전달될 것이기 때문에, 도5의 로드 셀은 본 발명에 따라 편심 적용된 하중을 잘 견딜 것이지만, 모든 다른 방향으로의 멤브레인(3)의 변형은 링크(9)에 의해 흡수될 것이다.
도6은 여기서는 회전축(10 및 11)을 구비한 링크(9)를 통해 멤브레인(3)에 연결된 전극(13)을 구비한 용량성 센서 수단을 구비한 본 발명에 따르는 로드 셀이다. 전극(14 및 15)은, 멤브레인의 내부 표면과 함께, 전극(13)을 형성하고, 전기용량 측정 회로(8)에 의해 측정되는 전기용량은 하중(P)을 나타내는 신호를 제공하한다.
도7의 로드 셀은, 하중(P) 방향으로의 멤브레인(3)의 특정한 변형은 전극(13)의 전체 길이를 탄성체(1)상의 전극(13)의 고정 지점(anchoring point)과 전극(13)에 링크가 체결되는 지점 사이에 놓인 전극(13)의 길이로 나눈 비율에 의해 증폭된다는 점에서, 도6의 로드 셀에 비해 장점을 갖는다. 레버 동작은 전극(13)의 단부의 더 큰 움직임을 제공하고, 이에 의하여 멤브레인(3)의 특정 변형에 대한 전기용량의 변화가 도6에 따르는 로드 셀에 비해 크다.
도8에 따르는 로드 셀은 접지된 전극(13 및 19)을 구비한 측정 전기용량을 구성하는, 전극(17 및 18)을 포함하는, 통합된 용량성 센서 유닛(16)을 포함한다. 멤브레인(3)의 변형은 링크(9)를 통해 전극(13 및 19)으로 전달된다. 링크(9)에 의해 전극(13)으로 전달된 것처럼, 멤브레인(3)의 변형은 전극(17) 및 접지된 전극(19) 사이의 거리 증가를 야기할 것이며, 전극(17)에 대해 더 높은 전기용량을 야기하고, 반대로 전극(18) 및 접지된 전극(13)에 대해서도 동일하다. 전기용량은 회로(8)에 의해 측정된다.
본 발명에 따르는 로드 셀의 이 실시예에 의해 얻어지는 장점은 바람직하게는 가장 높은 안정성을 위해 일반적인 인쇄 회로 보드 또는 일반적인 얇은- 또는 두꺼운 필름 회로상의 전기용량 측정 회로 및 전극 사이의 통합이다.
도9의 로드 셀에서, 접지된 전극(13)은 탄성체(1) 안에 장착되며, 바람직하게는 지정된 용접 영역(22 및 23)에서 탄성체(1)에 레이저 용접되며, 용접 영역(22)은 탄성체(1) 및 전극(13)의 팽창시 차이를 흡수하도록 특정 가요성을 제공한다. 전극(20)은 바람직하게는 레이저 절단에 의해 전극(13)으로부터 분리되고, 접지된 전극(13 및 20) 사이의 유일한 연결은 가요성 빔(21)이며, 측정될 하중에 응하여 멤브레인(3)의 변형이 링크(9)에 의해 전달될 때 전극(20)의 자유 단부가 이동하도록 허용한다.
접지된 전극(13)의 상측 및 하측에는 도11 및 도12에 각각 도시된 전극 캐리어(24 및 28)가 장착된다.
도9에 따르는 로드 셀의 실시예에서, 전극 캐리어(24 또는 28) 중 하나는 생략될 수 있다.
도11 및 도12의 전극 캐리어는 바람직하게는 일반적인 인쇄 회로 재료의 회로 보드 또는 가장 높은 안정성을 위한 얇은- 또는 두꺼운 필름 회로상에 통합된 전극(25 및 26) 및 전기용량 측정 회로(8)로 제조된다.
전극 캐리어(24 및 28)는 파스너(fastener, 27)에 의해 전극상에 체결된다. 전극(26)은 접지된 반대 전극으로서 전극(20)의 자유 단부를 갖는다. 전극(25)은 접지된 반대 전극으로서 전극(13)을 갖는다. 링크(9)에 의해 전달되는 바와 같이 전극(20)의 자유 단부가 멤브레인의 변형에 응하여 이동할 때, 두 전극(26)의 전기용량은 상이한 방향으로 변화하지만, 전극(25) 및 접지된 전극(13) 사이의 전기용량은 이론적으로 변화하지 않을 것이며, 대기 온도 변화로부터의 영향을 보상하기 위해 전극(26)에 대한 기준으로서 작용할 것이다.
이 방식 및 본 발명에 따라, 편심 하중 및 대기 온도 변화로 인한 오차로부터 반드시 자유로운 로드 셀이 제공된다.
도13의 로드 셀에서, 도14 및 도15에 각각 도시된 바와 같이, 접지된 전극(29 및 30)은 탄성체(1) 안에 장착되며, 바람직하게는 지정된 용접 영역(33)에서 탄성체(1)에 레이저 용접되며, 용접 영역(33)은 탄성체(1) 및 전극(29 및 30)의 팽창시 차이를 흡수하도록 특정 가요성을 제공한다. 도16에 도시된 전극 캐리어(31 및 32)는 전극(29 및 30) 사이에 장착된다. 각각의 전극(29 및 30)의 이동부(34 및 35)는 바람직하게는 레이저 절단에 의해 전극(29 및 30)으로부터 분리되고, 접지된 전극 및 이동부(34 및 35) 사이의 유일한 연결은 가요성 빔(36)이며, 측정될 하중에 응하여 멤브레인(3)의 변형이 링크(37)에 의해 접지된 전극(29)의 이동부(34)에 및 링크(37)에 의해 접지된 전극(30)의 이동부(35)에 빔(39)을 통해 전달될 때 이동부(34 및 35)의 자유 단부가 틸트하도록 허용한다. 링크(37 및 38)에는 바람직하게는 각 단부(40)에 회전축이 제공된다.
전극 캐리어(31 및 32)는 바람직하게는 이동부(34)를 향하는 전극(41 및 42) 및 이동부(35)를 향하는 전극(43 및 44)을 구비한 양 측면 상의 전극으로 제조된다.
전기용량 측정 회로(8)는 바람직하게는 전극 캐리어(31 및 32) 상에 통합되고, 인쇄 회로 보드 재료 또는 가장 높은 안정성을 위한 얇은- 또는 두꺼운 필름 회로로 조성될 수 있다.
이동부(34)의 우측 단부가 멤브레인(3)의 하방 변형에 의해, 링크(37) 및 빔(39)을 통해 편향될 때, 도13의 전극(41)의 전기용량은 접지된 전극(29)의 이동부(34)의 우측 단부 및 전극(41) 사이의 증가하는 거리로 인해 감소하는 것으로 보인다.
마찬가지로, 전극(42)의 전기용량은 접지된 전극(29)의 이동부(34)의 좌측 단부 및 전극(42) 사이의 거리 감소로 인해 증가한다.
이동부(35)의 좌측 단부가 멤브레인(3)의 하방 변형에 의해, 링크(38) 및 빔(39)을 통해 편향될 때, 도13의 전극(44)의 전기용량은 접지된 전극(30)의 이동부(35) 및 전극(44) 사이의 증가하는 거리로 인해 증가하는 것으로 보인다.
마찬가지로, 전극(43)의 전기용량은 접지된 전극(30)의 이동부(35)의 우측 단부 및 전극(43) 사이의 거리 증가로 인해 감소한다.
이 실시예의 장점은 전극 캐리어(31)의 전극(42 및 44)의 두 전기용량이 증가한다는 사실에 있으며, 이것은 전극(42 및 44)의 전기용량의 합이 신호의 계산에 사용되는 경우 접지된 전극(29 및 30)에 대한 전극 캐리어(31)의 높은 정도까지의 가능한 이동이 상쇄될 수 있다는 것을 의미한다.
마찬가지로 전극 캐리어(23)의 전극(41 및 43)의 두 전기용량은 감소하며, 이것은 전극(41 및 43)의 전기용량의 합이 신호의 계산에 사용되는 경우 접지된 전극(29 및 30)에 대한 전극 캐리어(32)의 높은 정도까지의 가능한 이동이 상쇄될 수 있다는 것을 의미한다.
실시예
1. 탄성체 및 센서 수단을 구비한 로드 셀로서, 상기 센서 수단은 가요성 링크를 통해 상기 탄성체에 결합된다.
2. 탄성체 및 센서 수단을 구비한 로드 셀로서, 상기 센서 수단은 하나 또는 두 단부에 회전축을 구비한 링크를 통해 상기 탄성체에 결합된다.
3. 탄성체 및 센서 수단을 구비한 로드 셀로서, 상기 센서 수단은 용량성이고 링크를 통해 상기 탄성체에 결합된다.
4. 탄성체 및 센서 수단을 구비한 로드 셀로서, 상기 센서 수단은 용량성이고 링크를 통해 상기 탄성체의 멤브레인에 결합된다.
5. 탄성체 및 센서 수단을 구비한 로드 셀로서, 상기 센서 수단은 용량성이고 멤브레인의 중립 레벨에 결합되는 링크의 일 단부를 구비한 링크를 통해 상기 탄성체의 멤브레인에 결합된다.
6. 탄성체 및 센서 수단을 구비한 로드 셀로서, 상기 센서 수단은 상이하게 결합된 전기용량을 갖는 용량성이고 링크를 통해 상기 탄성체의 멤브레인에 결합된다.
7. 탄성체 및 센서 수단을 구비한 로드 셀로서, 상기 센서 수단은 용량성이고 링크의 상기 탄성체의 멤브레인에 결합되고, 멤브레인은 탄성체의 변형을 증폭하고, 상기 센서 수단에 결합된다.
8. 탄성체 및 센서 수단을 구비한 로드 셀로서, 상기 센서 수단은 통합된 전극 및 측정 회로를 구비한 용량성이고 링크를 통해 상기 탄성체의 멤브레인에 결합된다.
1 : 탄성체 2 : 하중 수용부
3: 멤브레인 4 : 표면
5 : 용량성 센서 수단 6, 7 : 전극
8 : 전자 회로 모듈 P : 하중

Claims (15)

  1. - 베이스를 갖는 탄성체;
    - 멤브레인에 하중 적용시 휘어지도록 구성되는 가요성 멤브레인;
    - 멤브레인에 적용된 하중 측정용 센서; 및
    - 멤브레인에 연결되는 제1 단부 및 센서에 연결되는 제2 단부를 갖는 적어도 하나의 커넥터를 포함하고, 상기 커넥터는 멤브레인에 적용된 기계적 힘을 상기 센서에 전달하도록 구성되는
    로드 셀.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센서는 로드 셀의 탄성체에 고정되는 고정식 제1 단부 및 자유 제2 단부를 갖는 제1 센서부를 포함하는
    로드 셀.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 커넥터는 제1 센서부의 제2 단부에 연결되어, 멤브레인의 이동이 제1 센서부의 제2 단부로 전송되는
    로드 셀.
  4. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서는 제2 부분을 포함하고, 상기 제2 부분은 용량성 측정 수단을 포함하는
    로드 셀.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 용량성 측정 수단은 적어도 하나의 전극을 포함하는
    로드 셀.
  6. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 로드 셀은 용량성 측정 회로를 추가로 포함하는
    로드 셀.
  7. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서,
    센서는 로드 셀의 탄성체에 고정되게 연결되는 적어도 하나의 전극을 포함하는
    로드 셀.
  8. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서,
    센서는 커넥터에 연결되는 이동가능한 부분을 포함하고, 탄성체의 다른 부분에 대해 멤브레인과 함께 이동하도록 구성되는
    로드 셀.
  9. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서,
    멤브레인은 하중이 로드 셀에 적용되는 멤브레인의 영역을 규정하는 하중 도입부 또는 하중 수용부를 포함하는
    로드 셀.
  10. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서,
    커넥터는 멤브레인으로부터 센서까지 압축력 및/또는 장력을 전달할 수 있는 강성 커넥터인
    로드 셀.
  11. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서,
    커넥터는 멤브레인으로부터 센서까지 장력을 전달하도록 구성되는 가요성 커넥터인
    로드 셀.
  12. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서,
    로드 셀은 측벽을 포함하여 멤브레인이 상기 측벽의 일 단부에 연결되고, 하중이 멤브레인에 적용될 때 상기 측벽에 대해 멤브레인이 이동하도록 구성되며, 상기 측벽은 환형이고, 멤브레인의 주변 영역이 상기 측벽에 부착된 상태인
    로드 셀.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 측벽은 실질적으로 강성인
    로드 셀.
  14. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서,
    커넥터는 회전축 연결부(pivotal connection)를 거쳐 멤브레인 및/또는 센서에 부착되는
    로드 셀.
  15. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서,
    멤브레인은 로드 셀의 베이스 맞은편에 배치되는
    로드 셀.
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