JPS60500919A - トランスジユ−サ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 トランスジューサ オ遺」移νＷ址 本発明は、トランスジューサに加えられた力及びトルクに電気的に応答するトラ ンスジューサに係るものである。加えられた力及びトルクに対応する電気的値の 変化の検出された値の変化を処理ずｂ電気回路は、ダントニオ等の米国特許４， ０５５，０７８号及び同４．２４０，２８８号に開示されている。これらの特許 を参照しつつ説明する。

ありふれた炭素組成抵抗器が、それらに加えられた圧力に応答して抵抗値を変化 させることは公知である。この抵抗変化を検出することによって、加えられた力 の量および方向を決定することができる。抵抗器を組込んだトランスジューサが この分野で知られている。これらのトランスジューサは多くの用途に適用可能で ある。

若干の応用においては、弱い力が加えられた時の非線形レスポンス特性を避ける ために、また圧縮力及び引張力の両方を検出できるようにするために、抵抗器に プレストレス即ちパイアスカを加えておくことが望ましい。上記ダントニオの特 許を参照されたい。

多くの応用においてトランスジューサは、小型、軽量、安価、及び製造及び使用 が簡単で、しかも動作が確実且つ正確であることが必要である。

本発明の概要 本発明は、構造が簡単で、性能が信頼できる軽量、小型のトランスジューサを提 供する。本トランスジューサは少なくとも１つの力・可変インピーダンス素子を 含み、この素子は円筒形ボデーを存するやりふれた炭素組成抵抗器であることが 好ましい。好まし７くは２つの対称形部材である力伝達部材にインピーダンス素 子を品持させる。

これらの部材は間隔をおいて向い合わせることが好ましく、インピーダンス素子 の形状と相補的形状の表面を含んでいる。これらの部材は、圧縮力が力ｌえられ た時には互いに接近し合うことができ、またこれらの力がゆるめられた時には復 帰することが可能である。環状の保持具が、これらの部材をインピーダンス素子 に係合させて素子を保持させるようにこれらの部材を定位置に保持している。好 ましくは、インピーダンス素子と係合するこれらの部材の表面とは厚対の側に、 保持具の内面と係合するアーチ形の表面を設ける。好ましくは、これらの部材に は、印加されたトルクによって生ずる力に応答してこれらの部材が運動する際に 拘束されるのを避けるために、アーチ形表面に続いて且つ保持具からは間隔をお いた表面を設Ｌｊておく。

１実施例においては、これらの部材のアーチ形表面にはテーパをつけてあり、保 持具の内面には相補的なテーパがつけである。

これらの部材が保持真向へより深く着座するように押されると、発生した力がイ ンピーダンス素子に加わるようになる。保持具に対する部材の相対的な着座位置 を調整することによって、インピーダンス素子を押圧するハイアスカを該素子に 加えることができる。バイアス用プレストレスを用いることによって、トランス ジューサは圧縮力及び引張力の両方を検出できるようになる。この実施例は、ト ランスジューサを棒に取付は得るように、力部材にアパーチャを含んでいる。棒 の運動が、検出される力を印加するようになっている。

トルクを検知するのに特に有用な別の実施例では、保持具は向い合った力部材を インピーダンス素子に対して保持している。１対の各力部材が保持具と係合して いる場所においてブロックが保持具と係合し、複数の柱が向い合った力部材とそ れぞれ係合している。２つの反対方向の何れかのトルクが加えられると、逆向き の圧縮力が力部材によってインピーダンス素子に伝達されるようになっている。

図面の簡単な説明 第１図は本発明によるトランスジユーザの１実施例の縦断面図であり、第２図は 第１図のｎ−’ｔ＋矢視図であって、第１図のトランスジューサ実施例の横断面 図であり、第３図は本発明によるトランスジユーザの別の実施例の縦断面図であ り、そして 第４図は第３図のＩＶ−ＩＶ矢視図であって、第３図のトランスジューナ実施例 の横断面図である。

好ましい実施例の詳細な説明 第１図及び第２図に本発明によるトランスジューサの１実施例を縦及び横断面図 で示す。同一素子に対しては同一参照番号を附してあり、以下の説明は両図に基 づいて進めることとする。この実施例は、電子スキーパインディングにおいて加 えられる圧縮及び引張力を表す電気信号を発生させるのに用いることができる。

力によって可変の２つのインピーダンス素子１及び２は形状を円筒として示して あり、横方向に突出ている電気リード３及び４を有している。リード３及び４は 、素子に加わる力に応答したインピーダンス変化を検出回路に素子１及び２を接 続可能ならしめている。素子１及び２は、好ましくは、加えられた力に応答して 抵抗を変化させることが知られているありふれた炭素組成抵抗器とする。しかし 、他の、そして異なる形状の力・可変インピーダ４ ンス素子を使用しても差支えない。

向い合った力部材５及び６が素子１及び２の両側に係合している。各部材は、力 部材６に対して番号７で示しであるようなつかみ表面を有しており、これらの表 面ばカ・可変インピーダンス素子と係合してこれらの素子を押圧するように、こ れらの素子の形状と相補的な形状を有している。一方の力部材に対して他方の力 部材に加えられる力は、素子１及び２が１１部材５及び６に密着していることに よって直接素子１及び２に伝えられる。

部材５及び６は、それらを取囲んでいる環状の保持具８によって、素子１及び２ を保持するような位置に保持されている。各部材は、素子１及び２と係合してい る表面とは反対の側にアーチ形の表面を有しており、これらのアーチ形表面は保 持具８の内面と相補的な形状である。保持具８と部材５及び６とはそれらの相補 的保持表面に沿って互いに係合している。各部材５及び６の相補的保持表面に続 く間隔表面９は保持具８がら間隔を保っている。

図示の実施例では、これらの間隔表面は、素子１及び２と係合している表面に対 して大よそ直角をなしている。間隔表面を設けであることによって部材５及び６ は拘束されることなくそれらに加えられる力に応答して接近及び後退できるので あり、もし各部材５及び６が保持具８の内側保持面と半周に亘って係合している と拘束されてしまうようになる。

各部材５及び６は、このトランスジューサ実施例の取付は柱を受けるためにそれ ぞれの中央に設けられているアパーチャ１ｏを含んでいる。柱１１が部材５のア パーチャ１０を通して突出ており、別の柱１２が部材６内の対応アパーチャを通 して突出ている。

柱１１及び１２に加えられる力自体は、柱１１及び１２がそれぞれ力部材５及び ６と係合しているために、トランスジューサに加えられる。

図示実施例の重要な特色を第２図に示しである。第２図に示すように、保持具８ の内側保持表面にはテーパがつけてあり、力部材５及び６のアーチ形表面は相補 的なテーパをつけである。保持具８の内側保持表面は、円錐台表面の形状を有し ている。この円錐の頂点がもし存在しているものとすれば、それは第２図の左側 に位置していることになる。部材５及び６を保持具８内へ、即ち左側へ押すと、 部材５と６とを近づけるような力が発生する。その結果、インピーダンス素子ｌ 及び２に力が加えられる。トランスジューサ自体によって力を加えるようにする と、素子１及び２はパイアスカ即ちプレストレス力を受けることができる。素子 １及び２をプレストレスすると２つの重要な目的が達成される。第１に、素子が 炭素組成抵抗器である場合には、これらの素子は弱い力に対して非線形レスポン スを呈する。素子をプレストレスすることよにって、非線形領域における動作が 避けられる。第２に炭素組成抵抗器は圧力即ち圧縮力だけに応答し、引張力ｔこ は応答しない。素子１及び２をプレストレスすることによって増加する圧縮力と 引張力即ち圧縮のゆるみとの両方を検出できるようになる。プレストレス力の大 きさは部材５及び６の保持具８に対する位置を調整することによって調整可能で ある。保持具８と部材５及び６との相補的保持表面は、これらの相対的位置及び プレストレス力の大きさを調整するのを援助するように、ねしを切ってもよい。

本発明の関連実施例を第３図及び第４図に示す。この実施例は特にトルクを測定 するようになっているものであり、電子ステーパインディングのねじれによって スキー靴により加えられたトルクを表す電気信号を発生するのに用いることがで きる。図示の単一の力・可変インピーダンス素子１３も電気リード３及び４を有 している。向い合っている力部材１４及び１５は素子１３と係合しており、素子 】３の形状と相補的な形状のつかみ表面を含んでいる。環状の保持具１６が部材 １４及び１．５を包んでいてそれらと係合し、所定位置に保持している。前述の 実施例においては環状保持具の半径と力部材のアーチ形表面の半径とは同一であ ったが、第３図及び第４図に示す実施例ではこれらの半径が異なっている。保持 具１６の内面と係合している部材１４及び１５のアーチ形表面の半径は、保持具 １６の表面の半径より小さい。その結果、部材１４及び１５と保持具１６との相 互係合面積は減少している。

第４図に明示しであるように、各力部材は保持具の両側から横方向に伸びている 肩１７を含んでいる。この横方向とは素子１３の長さに沿った方向であり、部材 １４及び１５と保持具１６との相互保持表面とは直角な方向である。これらの屑 によって、例えばスキーに取付けられている板の上に互に他に対して固定さてい る複数対の柱の間に本実施例を取付けることができるようになっている。第３図 及び第４図にはこれらの対の一方、即ち柱１９及び２０を上部の部材１４の両側 に示しである。他方の対、即ち柱２１及び２２はこれらの図の下側の部材１５の 両側に示しである。

柱対の間隔を、本実施例の他の寸法に対して適切に選択することによって、部材 １４及び１５を取付具に装備する際に素子１３をプレストレスすることが可能で ある。

第３図及び第４図には、１対の向い合ったブロック２３及び２４がそれぞれ柱１ ９と２０、とよび２１と２２の間に配置されいるように示しである。これらのブ ロック２３及び２４はある共通の部材（この部材は例えば上述の板が取付けられ ているスキー上の部材であってよい）に取付けられている。ブロック２３は柱１ ９及び２０に弾力的に取付けられており、ブロック２４は柱２１及び２２に同し ように取付けられている。ブロック２３及び２４はトランスジューサに力を加え るために保持具１　’６の反対側の外面上に係合させである。第４図に示すよう に、本トランスジューサを組込んだ電子スキーパインディングにおいてスキー靴 を一方向へねじった場合のように、Ｉ・ランスジューサにトルクが加えられると 力２４及び２７が柱２１及び２２に加わり、同し大きさで逆の力２５がブロック ２３に加わる。この力は素子１３のインピーダンス素子の対応変化によって表さ れるようになる。逆方向のトルクが加わると柱１９．２ｏ及びブロック２４に対 応する効果を生じさせる。この実施例では、２つの反対の方向の何れが一方だけ に圧縮力が加えられるためプレストレスは必要としない。

もし素子１３をプレストレスしておけば、引張力も検出できるようになる。

本発明のトランスジューサの上記実施例は僅がな且つ簡単な部品しか用いてない 。従ってこのトランスジユーザは製造が簡単で且つ経済的である。更に、本トラ ンスジューサの寸法を制限するものは力によって可変のインピーダンス素子だけ であるので、極めて小型である。

以上に本発明を若干の好ましい実施例に関して説明した。当業者ならば本発明の 思想から逸脱することなく種々の附加、変形及び置換が可能であろう。従って本 発明の範囲は以下の請求の範囲によってのみ限定されるものである。

手続補正書（方式） ６０．４．−７ 昭和　年　月　日 １、事件の表示　ＰＣＴ／ＥＰ８３１０００５９２、発明の名称　フォース　セ ンサー ３、補正をする者 事件との関係　出願人 ５、補正命令の日付　昭和６０年２月２６日発明の詳細な説明 的に応答するトランスジューサに係るものである。加えられたカ及びトルクに対 応する電気的値の変化の検出された値の変化を処理する電気回路は、ダントニオ 等の米国特許４，０５５，０７８号及び同４．２４０．２８８号に開示されてい る。これらの特許を参照しづつ説明する。

ありふれた炭素組成抵抗器が、それらに加えられた圧力に応答して抵抗値を変化 させることは公知である。この抵抗変化を検出することによって、加えられた力 の量および方向を決定することができる。抵抗器を組込んだトランスジューサが この分野で知られている。これらのｌ・ランスジューサは多（の用途に適用可能 である。

若干の応用においては、弱い力が加えられた時の非線形レスポンス特性を避ける ために、また圧縮力及び引張力の両方を検出できるようにするために、抵抗器に プレストレス即ちパイアスカを加えておくことが望ましい。上記ダントニオの特 許を参照されたい。

多くの応用においてトランスジューサは、小型、軽量、安価、及び製造及び使用 が簡単で、しかも動作が確実且つ正確であることが必要である。

本発明の概要 本発明は、構造が簡単で、性能が信頼できる軽量、小型のトランスジューサを提 供する。本トランスジューサは少なくとも１つの力・可変インピーダンス素子を 含み、この素子は円筒形ボデー国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■、トランスジューサに加えられる外的な力及びトルクの両方或は何れか一方に 電気的に応答するトランスジューサであって：加えられた外的な力に応答してイ ンピーダンスを変化させ、る力・可変インピーダンス手段； 前記インピーダンス手段の周縁と係合していて前記トランスジューサに加えられ た力を前記インピーダンス手段に伝達する力伝達手段；及び 前記力伝達手段の周縁に配置されていて前記力伝達手段を前記インピーダンス手 段に対して保合関係に保持する保持手段を具備するトランスジューサ。 ２、　前記力伝達手段が、前記インピーダンス手段と前記保持手段とに係合して いる少なくとも２つの力部材を備えているような請求の範囲１に記載の発明。 ３、　前記力部材の周縁が少なくとも部分的に円筒形であり、前記保持手段が前 記円筒形周縁と係合して前記力部材を取巻いている環状保持手段を備えている請 求の範囲２に記載の発明。 ４、　前記力部材が、前記インピーダンス手段の１つ或は複数の周縁を概ね取巻 いていてそれ或はそれらと係合しているつかみ表面を含んでいる請求の範囲３に 記載の発明５、前記環状保持手段の表面が前記力部材の円筒形周縁と係合し、前 記力部材の円筒形表面が共通の曲率半径を有している請求の範囲３に記載の発明 。 ６、　前記力部材のそれぞれの円筒形周縁と係合している前記環状保持手段の表 面が、前記円筒形周縁の曲率半径にオーバーランプし、それよりも大きい曲率半 径を有している請求の範囲３に記載の発明。 ７、前記保持手段及び前記力手段が、相補的な相互保持表面を含んでいる請求の 範囲２に記載の発明。 ８、　前記各力部材が、前記力部材の周縁を横切って前記力部材の周縁と前記保 持手段との間に空間を限定している少なくとも１つの間隔表面を含んでいる請求 の範囲４に記載の発明。 ９、　前記力部材の少なくとも１つが、前記インピーダンス手段の形状と相補的 形状の表面を有していて前記インピーダンス手段と係合し保持するようになって いるつかみ手段を含んでいる請求の範囲２に記載の発明。 １０、前記力部材の少なくとも２つがアパーチャ手段と前記アパーチャ手段内に 伸びている取付は手段とを含み、前記取付は手段が前記力部材に外的な力を加え るようになっている請求の範囲２に記載の発明。 １１、前記プレストレス手段が、前記環状保持手段上と前記力伝達手段とに相補 的なテーパをつけた保持表面を備えている請求の範囲１に記載の発明。 １２、前記力伝達手段が、前記インピーダンス手段と前記保持手段とに係合して いる少なくとも２つの力部材を備えている請求の範囲１１に記載の発明。 １３、前記力伝達手段が、前記インピーダンス手段の両側に係合している向い合 った力部材、あるヘースに対してたわみ可能であって前記力部材の一方に圧縮力 を加えるブロック手段　及び１つの対向している力部材を備え、前記ブロック手 段及び前記柱手段が前記柱手段へのトルクの印加に応答して前記１つの力部材に 圧縮力を加えるようになっている請求の範囲１に記載の発明。 １４、前記力部材が前記インピーダンス手段の両側において向い合１０ っている１対の力部材からなり、前記各力部材が互に他方から間隔をおいた肩手 段を有し、前記柱手段がそれぞれの肩手段と係合する柱からなっている請求の範 囲１３に記載の発明。 １５、前記保持手段がそれぞれの対の肩手段の間におε）で前記両刀部材と係合 する保持具からなり、前記ブロック手段が前記トルクに応答して前記維持手段に 力を印加するようになっている請求の範囲１４に記載の発明。 １６．１つの特定の力部材に力を印加する前記ブロック手段及び柱手段が共に弾 力的に取付けられている請求の範囲１４に記載の発明。 １７、前記インピーダンス手段が抵抗器からなり、前記インピーダンスが前記抵 抗器の抵抗を含んでいる請求の範囲１に記載の発明。　。 １８、前記抵抗器が炭素組成抵抗器からなっている請求の範囲１５に記載の発明 。