專利名稱：具有三維力傳感器的電子筆的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子筆，其包括配備有尖端和墨水容器的導(dǎo)管，和與 導(dǎo)管相連的、包含力傳感器的檢測裝置，所述力傳感器用來測量用戶施加在 導(dǎo)管上的力。
背景技術(shù)：
電子筆通常用來數(shù)字化記錄和記錄圖形表示。為了達(dá)到這個目的，現(xiàn)在 的電子筆，特別是專利US4751741中描述的電子筆，用于測量用戶施加在導(dǎo) 管上的力。此外，它們通常裝備有大約50mm-100mm長的標(biāo)準(zhǔn)圓柱形狀墨 水盒。墨水盒具備在其主體上的沿參考坐標(biāo)系的三個正交方向布置的幾個力 傳感器。這種電子筆存在幾個缺點(diǎn)。墨盒相對長和力傳感器放置在遠(yuǎn)離導(dǎo)管尖端 的地方，其導(dǎo)致測量值并非表示施加在導(dǎo)管上的力。力傳感器是多個的，其 可以引起筆內(nèi)部空間占用問題。傳感器放置在導(dǎo)管的外殼上，其引起握持問 題和在替換導(dǎo)管時的損害。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是補(bǔ)救以上缺點(diǎn)并提供一種高性能的電子筆，其可利用精 確并可靠地測量出的施加在導(dǎo)管上的力來執(zhí)行記錄。本發(fā)明目的的特征在于力傳感器是三維力傳感器，其包括置于導(dǎo)管尖端 軸向的敏感檢測元件，并且筆包括至少由柔性材料制成的、放置在墨水容器 和三維力傳感器之間的第 一元件。


示的本發(fā)明具體實(shí)施例描述的中更為清楚明顯，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明電子筆的具體實(shí)施例的部分剖視圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明電子筆的另 一替換具體實(shí)施例的部分剖視圖。
具體實(shí)施方式
在圖中，電子筆1特別為記錄和用于測量施加在導(dǎo)管上的力而設(shè)計的。電子筆1包括配備有尖端3的導(dǎo)管2，固定在部分位于導(dǎo)管主體5內(nèi)部的墨 水容器4上，導(dǎo)管主體5例如大致為管狀。墨水容器4包括優(yōu)選大致圓錐狀 的上部4a,在其端部配備有尖端3，其從導(dǎo)管主體5伸出以便形成電子筆1 的自由端。墨水容器4限定一個在其中存儲墨水的空腔，尖端3穿過基本為 圓錐形狀的上部4a以便接觸到容納在墨水容器4中的墨水。筆l包括三維力傳感器6用來檢測用戶施加在導(dǎo)管2上的全部力。力傳 感器6特別包括敏感的檢測元件7，例如，基本為圓柱形狀，置于電子筆1 的水平對稱軸8上。靈敏元件7是用來檢測在相對于電子筆1坐標(biāo)系統(tǒng)的三 維正交方向上施加在筆的導(dǎo)管2上的全部力。此外，三維力傳感器6由與筆1的對稱軸8垂直安裝的支架9支持，位 于導(dǎo)管主體5的內(nèi)部。在圖1的具體實(shí)施例中，筆1包括由柔性材料制成的第一元件10,其位 于墨水容器4和三維力傳感器6之間。第一柔性材料原件IO作為傳送牢固 地固定在墨水容器4上的尖端3和三維力傳感器6之間的力的裝置。例如第一柔性材料元件10由剛性小于10MPa的聚氨基曱酸酯制成。 第一元件10可優(yōu)選為機(jī)械加工塊狀的聚氨基甲酸酯或由模子生產(chǎn)。第一柔 性材料元件IO的剛性如此選擇以致第一柔性材料物質(zhì)IO在準(zhǔn)確傳送力時保 護(hù)三維力傳感器6。在圖1中，墨水容器4寬于由柔性材料制成的第一元件10。電子筆1 最好包括由柔性材料制成的第二元件11,其圍繞第一柔性材料元件10并作 為墨水容器4的支架。第二柔性材料元件11被擱在三維傳感器6的支架9 上。此外，墨水容器4并沒有完全占據(jù)導(dǎo)管主體5的內(nèi)部。第二柔性材料元 件ll包括凸起部分lla,形狀為小厚度的環(huán)形冠狀，在導(dǎo)管主體5的內(nèi)部圍 繞墨水容器4。因此，第二柔性材料元件11在導(dǎo)管主體5的內(nèi)部主要作為墨 水容器4的支架構(gòu)件。例如第二柔性材料元件11由具有大約O.lMPa剛性的泡沫制成。特別選擇第二元件11的黏性以使配備有尖端3的墨水容器4在導(dǎo)管主體5的內(nèi) 部被沒有間隙的固定。在圖1表示的具體實(shí)施例中，第一柔性材料元件10包括狹窄的部分10a， 其直接與三維力傳感器6的靈敏檢測元件7接觸。狹窄部分10a優(yōu)選被柔性 材料制成的第三元件12圍繞，鄰近于第二柔性材料元件11并且部分地與三 維力傳感器6接觸。因而，第三柔性材料元件12鄰近第一柔性材料元件10、第二柔性材料 元件ll、三維力傳感器6的邊緣和三維力傳感器6的支架9。第三柔性材料 元件12特別用來減少電子筆1的整個剛性。例如，第三柔性材料元件12由 具有大約1 MPa剛性的硅樹脂膠制成。在圖l中，柔性材料元件10、 11、 12充當(dāng)緊固導(dǎo)管主體5內(nèi)元件的作 用，也即緊固墨水容器4和三維力傳感器6，并且作為導(dǎo)管2的尖端3和三 維力傳感器6之間的力的傳送裝置。第一柔性材料元件10用來傳達(dá)力到三 維力傳感器6,然而第二柔性材料元件11用來緊固并作為位于導(dǎo)管主體5 內(nèi)部的墨水容器4的支架，而第三柔性材料元件12可用作使電子筆1更加 靈活的用途。例如，導(dǎo)管主體5的半徑R大約7mm，墨水容器4的高度H1大約5mm， 其容積超過500mm3，并且三維力傳感器6相對于導(dǎo)管2的尖端3的末端以 小于15mm的距離H2放置。三維力傳感器6優(yōu)選借助于微加工技術(shù)實(shí)現(xiàn)。在圖2中的替換實(shí)施例，電子筆1不同于上述實(shí)施例，特別是墨水容器 4的形狀不同。墨水容器4的上部4a相對于位于導(dǎo)管主體5內(nèi)部的墨水容器 4的固定部分而言是可動的。例如，上部4a借助于線13繞槽4的固定部分 旋轉(zhuǎn)，因而可簡單并快速地分解筆1的尖端3。在這種情況下，墨水容器4 包括配合在墨水容器4的固定部分和可拆部分之間的密封14，以使筆1具有 良好的密封效果。電子筆1總是包括沿筆1的軸線8放置的三維力傳感器6和由柔性材料 制成的、位于墨水容器4和三維的力傳感器6之間的第一元件15。在圖2 的具體實(shí)施例中，第一柔性 材料元件15包括加寬管基15a,其直接與靈敏檢 測元件7接觸并用來增加支架9和第一柔性材^F元件15之間的接觸面。此 外墨水容器4優(yōu)選包括形成在它的固定部分的基部的凹口 16,第一柔性材料 元件15安放在其內(nèi)部(圖2 )。如前所述，第一柔性材料元件15用來將施加在導(dǎo)管2上的力傳送到三 維力傳感器6 。例如，第一柔性材料元件15由剛性小于10MPa的聚氨基曱 酸酯制成并可以由機(jī)械加工塊狀聚氨基曱酸酯或由模子制造。第一柔性材料 元件15的剛性如此選擇以致第一柔性材料物質(zhì)15在準(zhǔn)確傳送力時保護(hù)三維 力傳感器6。電子筆1還包括由柔性材料制造的、圍繞在導(dǎo)管主體5內(nèi)部的墨水容器 4周圍的第二元件17。第二柔性材料元件17,形狀為小厚度的環(huán)形冠狀，用 來緊固導(dǎo)管主體5內(nèi)的墨水容器4的固定部分。如前所述，第二柔性材料元件17由，例如，具有大約O.lMPa剛性的泡 沫制成。第二元件17的剛性特別選擇以致墨水容器4在導(dǎo)管主體5的內(nèi)部 被沒有間隙的固定。此外，第一次柔性材料元件15和第二柔性材料元件17在導(dǎo)管主體5的 內(nèi)部限定一個空腔18，特別地使第一柔性材料元件15在使用筆1時可自由 地變形。這樣可實(shí)現(xiàn)到三維力傳感器6的力的最佳傳輸。如前所述，導(dǎo)管主體5的半徑R大約7mm，墨水容器4的高度H1大約 5mm,其容積超過500mm3，并且三維力傳感器6從導(dǎo)管2的尖端3的末端 以小于15mm的距離H2放置。無論哪一種電子筆1的實(shí)施例，特別是由于三維力傳感器6接近于導(dǎo)管 2的尖端3，并且剛好位于后者的軸線8,可實(shí)現(xiàn)對后者的可靠且精確地測量。 此外，由于利用單個三維力傳感器6 ,所以筆l內(nèi)部的空間占用是最小的， 所述三維力傳感器6優(yōu)選借助于微加工技術(shù)制造。此外，當(dāng)三維力傳感器6與筆1的墨水容器4分開時，墨水容器4可被 變更并可在不接觸三維力傳感器6的情況下進(jìn)行再注滿。再注滿的墨水容器 4因此而簡4匕，并且，特別地由于墨水容器4的頂部4a可拆卸(圖2),電子 筆1的手柄容易制造。本發(fā)明不僅限于如上所述的不同實(shí)施例。可以使用任何類型的三維力 傳感器6。柔性材料元件10 11、 12、 15、 17可以由其它任何柔性材料形成， 并可以具有完全不同的形狀以使它們能夠?qū)⑷S力傳感器6和墨水容器4 固定在導(dǎo)管主體5的內(nèi)部，并能傳送導(dǎo)管2的尖端3和三維力傳感器6之間 的力。此外，墨水容器4的高度Hl,三維力傳感器6和尖端3之間的高度H2，以及導(dǎo)管主體5的半徑R并非限定尺寸，而是取決于實(shí)踐中涉及的電子筆一 般尺寸。這樣的電子筆l借助于電子再轉(zhuǎn)移功能，特別用于確定在紙張平面上筆1的導(dǎo)管2的軌跡，從而表征、鑒定和/或識別標(biāo)記(signature )。
權(quán)利要求
1. 一種電子筆(1)，其包括配備有尖端(3)和墨水容器(4)的導(dǎo)管(2)；和與導(dǎo)管(2)相連的檢測裝置，所述檢測裝置包括用來測量用戶施加在導(dǎo)管(2)上的力的力傳感器，所述電子筆的特征在于力傳感器是三維力傳感器(6)，所述傳感器包括放在導(dǎo)管(2)的尖端(3)的軸線(8)處的靈敏檢測元件(7)，并且所述電子筆(1)包括由柔性材料制成的第一元件(10、15)，其設(shè)置在墨水容器(4)和三維力傳感器(6)之間。
2. 如權(quán)利要求1所述的筆，其特征在于，所述第一柔性材料元件(10、 15)由剛性小于10MPa的聚氨基曱酸酯制成。
3. 如權(quán)利要求l或2所述的筆，其特征在于，所迷三維力傳感器(6)布置 在距導(dǎo)管(2)的尖端(3)的距離(H2)小于15mm的位置。
4. 如權(quán)利要求l-3任意一項(xiàng)所述的筆，其特征在于，所述墨水容器(4) 具有大于500mm3的容積。
5. 如權(quán)利要求l-4任意一項(xiàng)所述的筆，其特征在于，所述墨水容器(4)和 第一柔性材料元件(10)被柔性材料制成的第二元件(11)圍繞。
6. 如權(quán)利要求5所述的筆，其特征在于，所述墨水容器(4)比第一柔性 材料元件(10)寬，第二柔性材料元件(11)包括圍繞墨水容器(4 )的凸 起部分(lla)。
7. 如權(quán)利要求l-4任意一項(xiàng)所述的筆，其特征在于，所述墨水容器(4)被 柔性材料制成的第二元件(17)圍繞。
8. 如權(quán)利要求7所述的筆，其特征在于，所述墨水容器(4)包括位于其基 部的凹口 (16),第一柔性材料元件(15)放置在所述凹口中。
9. 如權(quán)利要求7或8所述的筆，其特征在于，所述第一柔性材料元件(15 ) 包括與靈敏檢測元件(7)相接觸的加寬的基底(15a)。
10. 如權(quán)利要求5-9任意一項(xiàng)所述的筆，其特征在于，所述第二柔性元件 (11、 17)由剛性大約為O.iMPa的泡沫制成。
11. 如權(quán)利要求l-6任意一項(xiàng)所述的筆，其特征在于，所述第一柔性元件 (10)借助于所述第一元件(10)的狹窄部分(10a)直接與靈敏檢測元件 (7)接觸，所述第一元件(10)被由柔性材料制成的、至少部分與三維力傳感器(6)相接觸的第三元件(12)圍繞。
12. 如權(quán)利要求11所述的筆，其特征在于，所述第三柔性材料元件'(12)由剛性大約是lMPa的硅樹脂膠制成。
13. 如權(quán)利要求l-12任意一項(xiàng)所述的筆，其特征在于，所述墨水容器(4) 包括可拆卸的上部(4a)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電子筆(1)，該電子筆包括配備有尖端(3)、墨水容器(4)和三維力傳感器(6)的導(dǎo)管(2)，該三維力傳感器是用于測量用戶施加在導(dǎo)管(2)上的力。三維力傳感器(6)被布置在距導(dǎo)管(2)尖端(3)的距離(H2)小于15mm的位置，并包括放在導(dǎo)管(2)的尖端(3)的軸線的靈敏檢測元件(7)。筆(1)包括由柔性材料制成的第一元件(10)，其放在墨水容器(4)和三維力傳感器(6)之間，將施加在導(dǎo)管(2)上的力傳送給三維力傳感器(6)。筆(1)可以包括由柔性材料制成的第二元件(11、11a)，用于將墨水容器(4)固定在導(dǎo)管(2)的內(nèi)部。
文檔編號G06F3/033GK101272920SQ200680025519
公開日2008年9月24日 申請日期2006年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月12日
發(fā)明者安德烈亞·瓦西利夫, 讓-米歇爾·伊特爾 申請人:原子能委員會