[发明专利]二维力传感器

说明书

一种二维力传感器，用于测量在第一方向(X)上的第一力(Fx)以及在不同于第一方向(X)的第二方向(Y)上的第二力(Fy)。二维力传感器包括：第一弹性板(H1)，被定向在第二方向(Y)上，第一弹性板(H1)的第一端被布置用于耦合到参考点；第二弹性板(H2)，被定向在第一方向(X)上，第二弹性板(H2)的第一端被耦合到第一弹性板(H1)的第二端；以及测量探头(P)，被耦合到第二弹性板(H2)的第二端。有利地，测量探头(P)被安装在延伸设备(A)上，延伸设备被安装到第二弹性板(H2)的第二端，延伸设备(A)被布置用于将测量探头(P)定位在一位置处，该位置从第一弹性板(H1)和第二弹性板(H2)的假想横截面点偏离延伸设备的长度的不超过20％、优选地10％以及更优选地5％。

技术领域

本发明涉及二维力传感器。

背景技术

较早的申请PCT/EP2018/074558(代理人参考2017PF02274)公开了一种用于在毛发造型或分析设备中使用的二维力传感器。

发明内容

除其他之外，本发明的一个目的是提供一种改进的二维力传感器。本发明由独立权利要求限定。在从属权利要求中限定了有利的实施例。

本发明的一个方面提供了一种二维力传感器，以用于测量在第一方向上的第一力以及在不同于第一方向的第二方向上的第二力。二维力传感器包括：第一弹性结构(例如，板或梁)，被定向在第二方向上，第一弹性结构的第一端被布置用于耦合到参考点；第二弹性结构，被定向在第一方向上，第二弹性结构的第一端被耦合到第一弹性结构的第二端；以及测量探头，被耦合到第二弹性结构的第二端。

根据本发明的实施例，第一和/或第二弹性结构是弹性板。与剪切型负荷传感器单元相比较，使用弹性板导致相对低的重量，使得二维力传感器部件的自身质量在很小程度上影响测量结果。第一和第二弹性板可以是被适当成形(例如，曲线的)的一块板的一部分，或者是适当地互相连接的两个不同的板。

根据本发明的其他实施例，第一和/或第二弹性结构是包括弯曲区域的梁。弯曲区域是梁中的、被配置用于当负荷被施加到梁时弯曲的区域。例如，这可以通过以下方式来实现：与梁的其余部分相比较，在弯曲区域的位置处减少梁的宽度和/或高度。

在本发明的实施例与现有技术之间的重要差异是：根据本发明的实施例，结构的端相对于结构的另一端以角度弯曲，而不是如剪切型弹性梁中所看到的那样，相对于梁的另一端平移。

本发明的各种实施例提供以下优点。根据本发明的实施例的二维力传感器提供的优点在于：比起采用剪切型负荷传感器单元的解决方案，二维力传感器是更加鲁棒的，在包括这样的二维力传感器的毛发造型或分析设备落到地面上的情况下，剪切型负荷传感器单元可能被损坏。

针对在毛发护理设备中使用，力传感器可以是特别有利的，因为它可以被用于测量与毛发健康或者如由顾客感知到的毛发健康相关联的参数。力传感器在个人护理领域也可以是有利的，像例如在皮肤护理中。另外，力传感器可以被用于机械领域。

测量探头优选地被安装在延伸设备上，延伸设备被安装到第二弹性结构的第二端，延伸设备被布置用于将测量探头定位在一位置处，该位置从第一弹性结构的中性轴和第二弹性结构的中性轴的假想横截面点偏离延伸设备的长度的不超过20％、优选地10％以及更优选地5％。

中性轴是结构的横截面中的轴线，沿着该轴线，没有纵向应力或应变。如果截面是对称的、各向同性的并且在弯曲发生之前不是曲线的，则中性轴在几何形心处。在中性轴的一侧的所有纤维处于拉伸状态中，而在相对侧的那些纤维处于压缩中。因此，在其中弹性结构是板的情况下，第一弹性板的中性轴和第二弹性板的中性轴的假想横截面点将近似与两个弹性板的假想横截面点在相同的位置处。