(57)【要約】      （修正有）【課題】荷重計における検出精度を向上させる。【解決手段】荷重計２００は、離間して設けられた第１支持部１及び第２支持部２を有する第１基材１０１と、第１支持部１と第２支持部２との間に離間して設けられた第３支持部３及び第４支持部４を有し、第１基材１０１と対向して設けられた第２基材１０２と、第１支持部１及び第２支持部２と、第３支持部３及び第４支持部４に挟まれた起歪体１０３と、第３支持部３及び第４支持部４との間に設けられた第１ひずみセンサ１３０Ａと、を有するひずみ変換器１００と、を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
離間して設けられた第１支持部及び第２支持部を有する第１基材と、
前記第１支持部と前記第２支持部との間に離間して設けられた第３支持部及び第４支持部を有し、前記第１基材と対向して設けられた第２基材と、
前記第１支持部及び前記第２支持部と、前記第３支持部及び前記第４支持部に挟まれた起歪体と、前記第３支持部及び前記第４支持部との間に設けられた第１ひずみセンサと、を有するひずみ変換器と、を有する荷重計。
【請求項２】
前記第１支持部、前記第２支持部、前記第３支持部、及び前記第４支持部は、前記第１基材の第１方向に沿って延びている、請求項１に記載の荷重計。
【請求項３】
前記第３支持部及び前記第４支持部は、前記第１ひずみセンサと重畳しない、請求項１又は２に記載の荷重計。
【請求項４】
前記第１ひずみセンサは、前記第１基材と対向して設けられる、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の荷重計。
【請求項５】
前記第１ひずみセンサは、前記第２基材と対向して設けられる、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の荷重計。
【請求項６】
前記第１ひずみセンサは、印加されたひずみに応じて抵抗値が変化する導電性材料が、前記起歪体に所定のパターンとして形成されている、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の荷重計。
【請求項７】
前記第１基材は、前記第１支持部に隣接した第５支持部及び第６支持部をさらに有し、
前記第２基材は、前記第５支持部と前記第６支持部との間に離間して設けられた第７支持部及び第８支持部をさらに有し、
前記起歪体は、前記第７支持部と前記第８支持部との間に設けられた第２ひずみセンサと、をさらに有する、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の荷重計。
【請求項８】
前記第５支持部、前記第６支持部、前記第７支持部、及び前記第８支持部は、前記第１基材の第１方向に沿って延びている、請求項７に記載の荷重計。
【請求項９】
前記第７支持部及び前記第８支持部は、前記第２ひずみセンサと重畳しない、請求項７又は８に記載の荷重計。
【請求項１０】
前記起歪体は、第２ひずみセンサをさらに有し、
前記第２ひずみセンサは、前記第１ひずみセンサと隣接して前記第３支持部と前記第４支持部との間に設けられる、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の荷重計。
【請求項１１】
前記第２ひずみセンサは、前記第１基材と対向して設けられる、請求項７乃至１０のいずれか一項に記載の荷重計。
【請求項１２】
前記第２ひずみセンサは、前記第２基材と対向して設けられる、請求項７乃至１０のいずれか一項に記載の荷重計。
【請求項１３】
前記第２ひずみセンサは、印加されたひずみに応じて抵抗値が変化する導電性材料が、前記起歪体に所定のパターンとして形成されている、請求項７乃至１２のいずれか一項に記載の荷重計。
【請求項１４】
前記第１ひずみセンサ及び前記第２ひずみセンサは、直列に接続される、請求項７乃至１３のいずれか一項に記載の荷重計。
【請求項１５】
前記第１ひずみセンサ及び前記第２ひずみセンサは、並列に接続される、請求項７乃至１３のいずれか一項に記載の荷重計。
【請求項１６】
前記起歪体は、前記第１ひずみセンサ及び前記第２ひずみセンサの検知信号を検出する検出回路をさらに有する、請求項７乃至１５のいずれか一項に記載の荷重計。
【請求項１７】
請求項１乃至１６のいずれか一項に記載の荷重計を、棚板上に設けた商品陳列棚。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ひずみ変換器を備える荷重計、及び荷重計を備える商品陳列棚に関する。
【背景技術】
【０００２】
荷重計（ロードセル）は、力や荷重の物理量を電気信号に変換するもので、力や荷重の検出素子としてひずみゲージが使用されている。特許文献１には、荷重計の構成が開示されている。荷重計は、２個の圧力部材間に配置された少なくとも１つの基板を有する。基板には、ひずみ検出器が設けられている。圧力部材と基板との間で、ひずみ検出器と重畳する領域には低圧縮率の部材が設けられている。荷重計の上から力が加えられると、低圧縮率の部材によってひずみ検出器が押圧され、基板がＳ字形に変形する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２２９８４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の荷重計では、基板の下側に設けられた２つの低圧縮率の部材を支点とし、２つの低圧縮率の部材の間で、基板の上側に設けられた低圧縮率の部材に荷重をかけている。基板の上側に設けられた低圧縮率の部材は、ひずみ検出器に対して局所的に押圧される。したがって、低圧縮率の部材の位置に応じてひずみ検出器の検出精度が変化してしまうことにより、ひずみ検出器の検出精度が低下してしまう。
【０００５】
そこで、本開示の一実施形態では、荷重計における検出精度を向上させることを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一実施形態に係る荷重計は、離間して設けられた第１支持部及び第２支持部を有する第１基材と、第１支持部と第２支持部との間に離間して設けられた第３支持部及び第４支持部を有し、第１基材と対向して設けられた第２基材と、第１支持部及び第２支持部と、第３支持部及び第４支持部に挟まれた起歪体と、第３支持部及び第４支持部との間に設けられた第１ひずみセンサと、を有するひずみ変換器と、を有する。
【０００７】
上記構成において、第１支持部、第２支持部、第３支持部、及び第４支持部は、第１基材の第１方向に沿って延びていてもよい。
【０００８】
上記構成において、第３支持部及び第４支持部は、第１ひずみセンサと重畳しなくてもよい。
【０００９】
上記構成において、第１ひずみセンサは、第１基材と対向して設けられてもよい。
【００１０】
上記構成において、第１ひずみセンサは、第２基材と対向して設けられてもよい。
【００１１】
上記構成において、第１ひずみセンサは、印加されたひずみに応じて抵抗値が変化する導電性材料が、起歪体に所定のパターンとして形成されていてもよい。
【００１２】
上記構成において、第１基材は、第１支持部に隣接した第５支持部及び第６支持部をさらに有し、第２基材は、第５支持部と第６支持部との間に離間して設けられた第７支持部及び第８支持部をさらに有し、起歪体は、第７支持部と第８支持部との間に設けられた第２ひずみセンサと、をさらに有していてもよい。
【００１３】
上記構成において、第５支持部、第６支持部、第７支持部、及び第８支持部は、第１基材の第１方向に沿って延びていてもよい。
【００１４】
上記構成において、第７支持部及び第８支持部は、第２ひずみセンサと重畳しなくてもよい。
【００１５】
上記構成において、起歪体は、第２ひずみセンサをさらに有し、第２ひずみセンサは、第１ひずみセンサと隣接して第３支持部と第４支持部との間に設けられてもよい。
【００１６】
上記構成において、第２ひずみセンサは、第１基材と対向して設けられてもよい。
【００１７】
上記構成において、第２ひずみセンサは、第２基材と対向して設けられてもよい。
【００１８】
上記構成において、第２ひずみセンサは、印加されたひずみに応じて抵抗値が変化する導電性材料が、起歪体に所定のパターンとして形成されていてもよい。
【００１９】
上記構成において、第１ひずみセンサ及び第２ひずみセンサは、直列に接続されてもよい。
【００２０】
上記構成において、第１ひずみセンサ及び第２ひずみセンサは、並列に接続されてもよい。
【００２１】
上記構成において、起歪体は、第１ひずみセンサ及び第２ひずみセンサの検知信号を検出する検出回路をさらに有していてもよい。
【００２２】
上記構成に係る荷重計を、棚板上に設けた商品陳列棚である。
【発明の効果】
【００２３】
本開示によれば、荷重計における検出精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本開示の一実施形態に係る荷重計の外観図である。
【図２】（Ａ）荷重計に荷重を印加する前の状態を示す図であり、（Ｂ）荷重計に荷重を印加した後の状態を示す図である。
【図３】本開示の一実施形態に係る荷重計の外観図である。
【図４】本開示の一実施形態に係る荷重計の断面図である。
【図５】起歪体に設けられたひずみセンサの拡大図である。
【図６】起歪体に設けられた複数のひずみセンサのレイアウト図である。
【図７】本開示の一実施形態に係る荷重計の外観図である。
【図８】本開示の一実施形態に係る荷重計の平面図である。
【図９】起歪体に設けられた複数のひずみセンサのレイアウト図である。
【図１０】起歪体に設けられた複数のひずみセンサのレイアウト図である。
【図１１】（Ａ）起歪体に設けられたひずみセンサの拡大図であり、（Ｂ）ひずみセンサのブリッジ回路である。
【図１２】起歪体に設けられた複数のひずみセンサのレイアウト図である。
【図１３】起歪体に設けられた複数のひずみセンサのレイアウト図である。
【図１４】起歪体に設けられた複数のひずみセンサのレイアウト図である。
【図１５】（Ａ）本開示の一実施形態に係る荷重計の断面図である。（Ｂ）本開示の一実施形態に係る荷重計の断面図である。
【図１６】（Ａ）本開示の一実施形態に係る荷重計の断面図である。（Ｂ）本開示の一実施形態に係る荷重計の断面図である。
【図１７】起歪体に設けられた複数のひずみセンサ及び抵抗測定回路のレイアウト図。
【図１８】起歪体の製造方法を説明する概略図である。
【図１９】本開示の一実施形態に係る商品陳列棚の外観図である。
【図２０】本開示の一実施形態に係る商品陳列棚の外観図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本開示の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。以下に示す実施形態は本開示の実施形態の一例であって、本開示はこれらの実施形態に限定されるものではない。なお、本実施形態で参照する図面において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号または類似の符号（数字の後にＡ、Ｂなどを付しただけの符号）を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。
【００２６】
（第１実施形態）
本実施形態では、本開示の一実施形態に係る荷重計２００について、図１乃至図１８を参照して説明する。
【００２７】
［荷重計の構成１］
まず、本開示の一実施形態に係る荷重計２００の概要について、図１及び図２を参照して、説明する。
【００２８】
図１は、本開示の一実施形態に係る荷重計２００の外観図である。荷重計２００は、第１基材１０１、第２基材１０２、及びひずみ変換器１００を有する。ひずみ変換器１００は、第１基材１０１と第２基材１０２との間に設けられている。ひずみ変換器１００は、複数のひずみセンサ１３０Ａ〜１３０Ｃを有している。
【００２９】
図２は、本開示の一実施形態に係る荷重計２００をＡ１−Ａ２線に沿って切断した断面図である。図２（Ａ）は、荷重計２００に荷重を印加する前の状態を示す図であり、図２（Ｂ）は、荷重計２００に荷重を印加した後の状態を示す図である。
【００３０】
図２（Ａ）に示すように、第１基材１０１は、構造物１１１、構造物１１２、側部１１３、及び側部１１４を有する。また、第２基材１０２は、構造物１２１、構造物１２２、構造物１２３、側部１２４、及び側部１２５を有する。ひずみ変換器１００は、第１面１０３Ａ及び第１面１０３Ａの反対側の第２面１０３Ｂを有する起歪体１０３と、複数のひずみセンサ１３０を有する。
【００３１】
起歪体１０３とは、外力によりひずみを生じさせる部材である。起歪体１０３に外力を加えるとひずみが生じ、起歪体１０３に設けられたひずみセンサ１３０Ａ〜１３０Ｃが伸び縮みする。ひずみセンサ１３０Ａ〜１３０Ｃに生じた伸び縮み量によって、電気抵抗が変化する。当該電気抵抗を、検出器によって電気信号を検出し、電気信号を増幅する。さらに、Ａ／Ｄ変換器によって、電気信号をＡ／Ｄ変換して、デジタル処理をすることで、重量を算出することができる。
【００３２】
構造物１１１は、起歪体１０３の第１面１０１Ａと接する支持部１及び支持部５を有する。構造物１１２は、起歪体１０３の第１面１０１Ａと接する支持部２及び支持部９を有する。側部１１３は、起歪体１０３の第１面１０１Ａと接する支持部６を有する。側部１１４は、起歪体１０３の第１面１０１Ａと接する支持部１０を有する。
【００３３】
構造物１２１は、起歪体１０３の第２面１０１Ｂと接する支持部３及び支持部４を有する。構造物１２２は、起歪体１０３の第２面１０１Ｂと接する支持部７及び支持部８を有する。構造物１２３は、起歪体１０３の第２面１０１Ｂと接する支持部１１及び支持部１２を有する。
【００３４】
ひずみセンサ１３０Ａは、支持部３と支持部４との間に設けられる。ひずみセンサ１３０Ｂは、支持部７と支持部８との間に設けられる。また、ひずみセンサ１３０Ｃは、支持部１１と支持部１２との間に設けられる。ひずみセンサ１３０Ａ、ひずみセンサ１３０Ｂ及びひずみセンサ１３０Ｃは、第１基材１０１と対向して設けられる。
【００３５】
本開示の一実施形態に係る荷重計２００では、起歪体１０３が、第１基材１０１に設けられた支持部１及び支持部２と、第２基材１０２に設けられた支持部３及び支持部４との間に設けられる。したがって、図２（Ｂ）に示すように、荷重計２００に第２基材１０２側から荷重を印加すると、起歪体１０３は、支持部３及び支持部４によって上から押圧され、支持部１及び支持部２によって下から押圧される。このように、ひずみセンサ１３０Ａを局所的に押圧せず、支持部１〜４によって起歪体１０３を上下から押圧することで、起歪体１０３にひずみを生じさせる。これにより、ひずみセンサ１３０Ａには均一にひずみが生じるため、ひずみセンサ１３０の検出精度を向上させることができる。
【００３６】
荷重計２００に第２基材１０２側から荷重を印加した場合に、起歪体１０３に生じる変曲点の数が、０又は１であると、起歪体１０３が撓んだ箇所の曲率が小さくなる。この場合、ひずみセンサ１３０のダイナミックレンジが小さくなる。これに対し、本開示の一実施形態に係る荷重計２００に、第２基材１０２側から荷重を印加すると、起歪体１０３は２か所以上の変曲点をもつように撓むので、起歪体１０３が撓んだ箇所の曲率を大きくすることができる。これにより、ひずみセンサ１３０のダイナミックレンジを大きくすることができる。
【００３７】
次に、第１基材１０１、第２基材１０２、及びひずみ変換器１００の構成について、図１及び図４を参照して詳細に説明する。
【００３８】
図３は、本開示の一実施形態に係る荷重計２００の外観図である。図４は、図１に示す荷重計２００を、Ａ１−Ａ２線に沿って切断した断面図である。
【００３９】
第１基材１０１には、構造物１１１、構造物１１２、側部１１３、及び側部１１４が設けられている。構造物１１１、構造物１１２、側部１１３、及び側部１１４は、第１基材１０１の第１方向Ｄ１に沿って延びている。第１基材１０１、構造物１１１、構造物１１２、側部１１３、及び側部１１４は、例えば、有機樹脂で形成される。第１基材１０１、構造物１１１、構造物１１２、側部１１３、及び側部１１４は、一体形成されていてもよいし、第１基材１０１に、構造物１１１、構造物１１２、側部１１３、及び側部１１４が接着されていてもよい。また、図示しないが、第１基材１０１は、第２方向Ｄ２に沿って、さらに側部が設けられていてもよい。
【００４０】
第２基材１０２には、構造物１２１、構造物１２２、構造物１２３、側部１２４、及び側部１２５が設けられている。構造物１２１、構造物１２２、構造物１２３、側部１２４、及び側部１２５は、第２基材１０２の第１方向Ｄ１に沿って延びている。第２基材１０２、構造物１２１、構造物１２２、構造物１２３、側部１２４、及び側部１２５は、第１基材１０１と同様の有機樹脂で形成される。第２基材１０２、構造物１２１、構造物１２２、構造物１２３、側部１２４、及び側部１２５は、一体形成されていてもよいし、第２基材１０２に、構造物１２１、構造物１２２、構造物１２３、側部１２４、及び側部１２５が接着されていてもよい。また、図示しないが、第２基材１０２は、第１方向Ｄ１に沿って、さらに側部が設けられていてもよい。
【００４１】
ひずみ変換器１００は、第１面１０３Ａ、第１面１０３Ａの反対側の第２面１０３Ｂを有する起歪体１０３と、ひずみセンサ１３０Ａ〜１３０Ｃを有する。ひずみセンサ１３０Ａ〜ひずみセンサ１３０Ｃは、第１方向Ｄ１と交差する第２方向Ｄ２に沿って配置されている。また、起歪体１０３は、金属、ガラス、セラミックス、有機樹脂等で形成される。ひずみセンサ１３０は、抵抗線が形成された絶縁性の基材が起歪体１０３に接着されていてもよいし、起歪体１０３に、抵抗線が直接形成されたものでもよい。以降の説明において、ひずみセンサ１３０Ａ〜１３０Ｃのそれぞれを区別しない場合には、ひずみセンサ１３０と記載する。また、ひずみセンサ１３０Ａ〜１３０Ｃのそれぞれの構成要素についても同様である。ひずみセンサ１３０の構造については、後に詳細に説明する。
【００４２】
図４に示すように、第１基材１０１は、離間して設けられた支持部１及び支持部２を有する。支持部１は、構造物１１１に含まれ、支持部２は、構造物１１２に含まれる。つまり、構造物１１１の端部が、支持部１であり、構造物１１２の端部が、支持部２である。ここで、端部とは、構造物１１１の上面と、第１方向Ｄ１に沿って延びる側面とが接する角部をいう。当該角部は、直角である例について図示するが、これに限定さない。構造物１１１の上面と側面とが接する角部は、鈍角であってもよいし、鋭角であってもよい。また、角部は、丸みを帯びていてもよい。
【００４３】
第２基材１０２は、第１基材１０１と対向して設けられる。第２基材１０２は、構造物１１１の支持部１と構造物１１２の支持部２との間に構造物１２１の支持部３及び支持部４を有する。また、支持部３及び支持部４は、構造物１２１に含まれる。つまり、構造物１２１の端部が支持部３及び支持部４である。
【００４４】
支持部１及び支持部２は、第１基材１０１の第１方向Ｄ１に沿って延びており、支持部３及び支持部４は、第２基材１０２の第１方向Ｄ１に沿って延びている。また、平面視したとき、支持部３及び支持部４は、ひずみセンサ１３０Ａと重畳しない。
【００４５】
［ひずみセンサの構成］
図５は、起歪体１０３に設けられたひずみセンサ１３０の拡大図である。ひずみセンサ１３０は、印加されたひずみに応じて抵抗値が変化する導電性材料１３１が、起歪体１０３に所定のパターンとして形成されている。導電性材料１３１の所定のパターンは、起歪体１０３の第１面１０３Ａ又は第２面１０３Ｂの少なくとも一方に、印刷法やインクジェット法、または、蒸着法やスパッタリング法の後にパターンエッチングなどにより形成される。導電性材料１３１は、例えば、グラファイト、銅、金、銀、ニッケル、鉄、チタン、クロム、モリブデン、マンガン、コバルト、亜鉛、ルテニウム、パラジウム、錫、コンスタンタン、カーボンナノチューブ、カーボンブラックなどのうちのいずれか、あるいはこれらの混合物や酸化物で構成される。また、所定のパターンは、導電性材料と、ポリエステルなどのバインダー樹脂との混合物で構成されてもよい。また、ひずみセンサ１３０の膜厚は、１μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましく、例えば、１０μｍとする。
【００４６】
ひずみセンサ１３０を構成する導電性材料１３１の所定のパターンは、特に限定されないが、検知したい物理量に応じた形状にすることができる。ひずみを検出する場合、直線状であってもよいし、ミアンダ状であってもよい。図５では、所定のパターンとして、ミアンダ状で形成されている例を示す。図５において、ひずみセンサ１３０がひずみ（曲げ）方向（第２方向Ｄ２）に湾曲したときに導電性材料の抵抗値が変化するため、ひずみを検出し、ひずみ（曲げ）方向と交差する方向（第１方向Ｄ１）に湾曲したときには導電性材料の抵抗値が変化しないため、ひずみを検出しない。
【００４７】
ひずみセンサ１３０は、導電性材料１３１の所定のパターン全体の抵抗値を検出するための電極を、少なくとも２個以上有する。図５では、導電性材料１３１の一方には、電極１３２が接続されており、他方には、電極１３４が接続されている。電極１３２と電気的に接続された配線１３３、電極１３４と電気的に接続された配線１３５は、起歪体１０３の端部まで延びている。
【００４８】
［ひずみセンサの配列１］
図６は、起歪体１０３に設けられた複数のひずみセンサの配置を示す平面図である。図６では、起歪体１０３の第１面１０３Ａ側から見たときの図を示している。起歪体１０３には、ひずみセンサ１３０Ａ〜ひずみセンサ１３０Ｃが設けられており、それぞれが並列に配置されている。荷重計２００に荷重が印加された場合、ひずみセンサ１３０Ａ〜ひずみセンサ１３０Ｃのそれぞれから、ひずみを計測する。荷重計２００に荷重が印加された位置に応じて、ひずみセンサ１３０Ａ〜ひずみセンサ１３０Ｃから異なる値が出力されるため、荷重計２００において、どの位置に荷重が加えられているか位置が把握しやすくなる。ひずみセンサ１３０Ａ〜ひずみセンサ１３０Ｃと接続されるそれぞれの配線１３３Ａ〜１３３Ｃ、１３５Ａ〜１３５Ｃの端部は、起歪体１０３の四辺のうち一辺に集まることが好ましい。また、配線１３３Ａ〜１３３Ｃ、１３５Ａ〜１３５Ｃの端部は、起歪体１０３の一辺のうち、一部分に集まることが好ましい。
【００４９】
［荷重計の構成２］
図７は、本開示の一実施形態に係る荷重計２００Ａの外観図である。図８は、荷重計２００Ａを第２部材１２０側から見たときの平面図である。図７に示す荷重計２００Ａは、ひずみ変換器１００Ａの構成が、図１に示す荷重計２００のひずみ変換器１００の構成と一部異なる。
【００５０】
起歪体１０３には、ひずみセンサ１３０Ａと、ひずみセンサ１３０Ｄとが、Ｂ１−Ｂ２線に対して線対称に設けられている。ひずみセンサ１３０Ｂと、ひずみセンサ１３０Ｅとが、Ｂ１−Ｂ２線に対して線に設けられている。ひずみセンサ１３０Ｃと、ひずみセンサ１３０Ｆとが、Ｂ１−Ｂ２線に対して線対称に設けられている。ここで、図８に示すように、ひずみセンサ１３０Ａは、ひずみセンサ１３０Ｄと隣接して支持部３と支持部４との間に設けられる。また、ひずみセンサ１３０Ｃは、ひずみセンサ１３０Ｅと隣接して支持部１１と支持部１２との間に設けられる。また、ひずみセンサ１３０Ｃは、ひずみセンサ１３０Ｅと隣接して支持部３と支持部４との間に設けられる。
【００５１】
［ひずみセンサの配列２］
図９は、起歪体１０３に設けられた複数のひずみセンサ１３０の配置を示す平面図である。図９では、起歪体１０３の第１面１０３Ａ側から見たときの図を示している。起歪体１０３には、ひずみセンサ１３０Ａ〜ひずみセンサ１３０Ｃと、ひずみセンサ１３０Ｄ〜ひずみセンサ１３０Ｆとが、Ｂ１−Ｂ２線を対して線対称に設けられており、それぞれが並列に配置されている。荷重計２００に荷重が印加された場合、ひずみセンサ１３０Ａ〜ひずみセンサ１３０Ｃのそれぞれから、ひずみを計測する。荷重計２００に荷重が印加された位置に応じて、ひずみセンサ１３０Ａ〜ひずみセンサ１３０Ｃから異なる値が出力されるため、荷重計２００においてどの位置に荷重が加えられているか位置が把握しやすくなる。また、ひずみの検出が平均化されるため、検出精度が向上する。ひずみセンサ１３０Ａ〜ひずみセンサ１３０Ｃと接続されるそれぞれの配線１３３Ａ〜配線１３３Ｆ、配線１３５Ａ〜配線１３５Ｆの端部は、起歪体１０３の四辺のうち一辺に集まることが好ましい。また、配線１３３Ａ〜配線１３３Ｆ、配線１３５Ａ〜配線１３５Ｆの端部は、起歪体１０３の一辺のうち、一部分に集まることが好ましい。
【００５２】
［ひずみセンサの配列３］
次に、本開示の一実施形態に係る荷重計２００において、ひずみ変換器１００の構成と一部異なるひずみ変換器１００Ｂの構成について、図１０及び図１１を参照して説明する。
【００５３】
図１０は、起歪体１０３に設けられた複数のひずみセンサの配置を示す平面図である。図１０では、起歪体１０３の第１面１０３Ａ側から見たときの図を示している。ひずみ変換器１００Ｂでは、起歪体１０３の第１面１０３Ａに、ひずみセンサ１４０Ａ〜ひずみセンサ１４０Ｃが設けられており、それぞれが並列に配置されている。ひずみ変換器１００と異なる点は、ひずみセンサ１４０Ａは、４つの配線１４３Ａ、１４５Ａ、１４７Ａ、１４９Ａと接続されている点である。
【００５４】
［ひずみセンサの構成］
図１１（Ａ）は、起歪体１０３に設けられたひずみセンサ１４０の拡大図であり、図１１（Ｂ）は、ひずみセンサ１４０のブリッジ回路である。ひずみセンサ１４０は、印加されたひずみに応じて抵抗値が変化する導電性材料１４１Ａ〜１４１Ｄが、起歪体１０３に所定のパターンとして形成されている。
【００５５】
ひずみセンサ１４０において、導電性材料１４１Ａの所定のパターン及び導電性材料１４１Ｃの所定のパターンは、ひずみ（曲げ）方向（第２方向Ｄ２）に配置されている。また、導電性材料１４１Ｂの所定のパターン及び導電性材料１４１Ｄの所定のパターンは、ひずみ（曲げ）方向と交差する方向（第１方向Ｄ１）に配置されている。導電性材料１４１Ａの一部と、電極１４２とが接続されており、電極１４２から配線１４３が延在している。導電性材料１４１Ｂの一部と、電極１４４とが接続されており、電極１４４から配線１４５が延在している。導電性材料１４１Ｃの一部と、電極１４６とが接続されており、電極１４６から配線１４７が延在している。導電性材料１４１Ｄの一部と、電極１４８とが接続されており、電極１４８から配線１４９が延在している。
【００５６】
荷重計２００に第２基材１０２側から荷重を印加された場合、ひずみセンサ１４０には、矢印の方向にひずみが生じる。そのため、図１１（Ｂ）に示すブリッジ回路において、導電性材料１４１Ａ、１４１Ｃの抵抗値が上昇し、導電性材料１４１Ｂ、１４１Ｄの抵抗値は変化しない。ひずみセンサ１４０として、ブリッジ状態のものを用いることで、温度補償などの環境ノイズを低減することができる。
【００５７】
［ひずみセンサの配列４］
次に、本開示の一実施形態に係る荷重計２００において、ひずみ変換器１００Ｂの構成と一部異なるひずみ変換器１００Ｃの構成について、図１２を参照して説明する。
【００５８】
図１２は、起歪体１０３に設けられた複数のひずみセンサの配置を示す平面図である。図１２では、起歪体１０３の第１面１０３Ａ側から見たときの図を示している。ひずみ変換器１００Ｃでは、起歪体１０３の第１面１０３Ａに、ひずみセンサ１４０Ａ〜ひずみセンサ１４０Ｃが設けられており、それぞれが並列に配置されている。また、ひずみセンサ１４０Ａは、４つの配線１４３Ａ、１４５Ａ、１４７Ａ、１４９Ａと接続されている。ひずみ変換器１００Ｂと異なる点は、印加されたひずみに応じて抵抗値が変化する導電性材料１４１Ａ〜１４１Ｄが、第１方向Ｄ１に沿って接続されている点である。
【００５９】
ひずみセンサ１４０Ａにおいて、導電性材料１４１Ａの所定のパターン及び導電性材料１４１Ｃの所定のパターンは、ひずみ（曲げ）方向（第２方向Ｄ２）に配置されている。また、導電性材料１４１Ｂの所定のパターン及び導電性材料１４１Ｄの所定のパターンは、ひずみ（曲げ）方向と交差する方向（第１方向Ｄ１）に配置されている。導電性材料１４１Ａの一部と、電極１４２Ａとが接続されており、電極１４２Ａから配線１４３Ａが延在している。また、導電性材料１４１Ａの一部と、電極１５１Ａとが接続されており、配線１４９Ａが延在している。導電性材料１４１Ｂの一部と、電極１４４Ａとが接続されており、電極１４４Ａから配線１４５Ａが延在している。導電性材料１４１Ｃの一部と、電極１４６Ａとが接続されており、電極１４６Ａから配線１４７Ａが延在している。導電性材料１４１Ｄの一部と、電極１４８Ａとが接続されており、電極１４８Ａから配線１４９Ａが延在している。
【００６０】
図１２に示すように、導電性材料１４１Ａ〜１４１Ｄが、第１方向Ｄ１に沿って配置されることにより、第１方向Ｄ１の抵抗配線領域を大きくすることができる。つまり、配線幅が同じであっても、高抵抗化が可能となる。また、荷重計２００の消費電力を低減することができる。
【００６１】
［ひずみセンサの配列４］
次に、本開示の一実施形態に係る荷重計２００において、ひずみ変換器１００Ｃの構成と一部異なるひずみ変換器１００Ｄの構成について、図１３を参照して説明する。
【００６２】
図１３は、起歪体１０３に設けられた複数のひずみセンサ１５０の配置を示す平面図である。図１３では、起歪体１０３の第１面１０３Ａ側から見たときの図を示している。ひずみ変換器１００Ｄでは、起歪体１０３の第１面１０３Ａに、ひずみセンサ１５０Ａ〜ひずみセンサ１５０Ｌが設けられている。ひずみセンサ１５０Ａ〜ひずみセンサ１５０Ｌの構成は、ひずみセンサ１３０の構成と同様であるため、詳細については、図５の説明を参照すればよい。ひずみセンサ１５０Ａ〜１５０Ｃはそれぞれ直列に接続されており、ひずみセンサ１５０Ｄ〜１５０Ｆはそれぞれ直列に接続されており、ひずみセンサ１５０Ｇ〜ひずみセンサ１５０Ｉはそれぞれ直列に接続されており、ひずみセンサ１５０Ｊ〜ひずみセンサ１５０Ｌはそれぞれ直列に接続されている。また、ひずみセンサ１５０Ａ〜ひずみセンサ１５０Ｃ及びひずみセンサ１５０Ｇ〜ひずみセンサ１５０Ｉは、起歪体１０３が湾曲するとひずみを検出する向きに配置されている。ひずみセンサ１５０Ｄ〜ひずみセンサ１５０Ｆ及びひずみセンサ１５０Ｊ〜ひずみセンサ１５０Ｌは、起歪体１０３が湾曲してもひずみを検出しない向きに配置される。起歪体１０３の第２方向Ｄ２に沿って配置される複数のひずみセンサ１５０を、直列に接続することにより、配線数を低減することができる。
【００６３】
［ひずみセンサの配列５］
次に、本開示の一実施形態に係る荷重計２００において、ひずみ変換器１００Ｄの構成と一部異なるひずみ変換器１００Ｅの構成について、図１４を参照して説明する。
【００６４】
図１４は、起歪体１０３に設けられた複数のひずみセンサ１６０の配置を示す平面図である。図１４では、起歪体１０３の第１面１０３Ａ側から見たときの図を示している。ひずみ変換器１００Ｅでは、起歪体１０３の第１面１０３Ａに、ひずみセンサ１６０Ａ〜ひずみセンサ１６０Ｌが設けられている。ひずみセンサ１６０Ａ〜ひずみセンサ１６０Ｌの構成は、ひずみセンサ１３０の構成と同様であるため、詳細については、図５の説明を参照すればよい。ひずみセンサ１６０Ａ〜１６０Ｃはそれぞれ直列に接続されており、ひずみセンサ１６０Ｄ〜１６０Ｆはそれぞれ直列に接続されている点は、図１３に示すひずみ変換器の構成と同様である。
【００６５】
図１３に示すひずみ変換器１００Ｄと異なる点は、ひずみセンサ１６０Ａ〜１６０Ｌがひずみを検出する向きが異なる点である。ひずみセンサ１６０Ａ〜１６０Ｌは隣り合うひずみセンサは互いに、ひずみを検出する向きが異なっている。具体的には、ひずみセンサ１６０Ａはひずみを検出する向きに配置されており、ひずみセンサ１６０Ｂ、１６０Ｃはひずみを検出しない向きに配置されている。また、ひずみセンサ１６０Ｄは、ひずみを検出しない向きに配置されており、ひずみセンサ１６０Ｅ、１６０Ｆはひずみを検出する向きに配置される。ひずみセンサ１６０Ｇはひずみを検出しない向きに配置されており、ひずみセンサ１６０Ｈ、１６０Ｉはひずみを検出する向きに配置されている。また、ひずみセンサ１６０Ｊは、ひずみを検出する向きに配置されており、ひずみセンサ１６０Ｋ、１６０Ｌはひずみを検出しない向きに配置される。
【００６６】
図１５は、図１４に示すひずみ変換器１００Ｅを、荷重計２００に適用したときの断面図である。図１５（Ａ）は、荷重計２００を、ひずみセンサ１６０Ａ〜１６０Ｃに沿って切断したときの断面図であり、図１５（Ｂ）は、荷重計２００を、ひずみセンサ１６０Ｄ〜１６０Ｆに沿って切断したときの断面図である。
【００６７】
図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）に示すように、第１基材１０１は、構造物１１１を有し、第２基材１０２は、構造物１２１及び構造物１２２を有する。図１５に示すひずみ変換器１００Ｅでは、隣り合うひずみセンサ１６０は互いにひずみを検出する向きが異なっている。そのため、図１５（Ａ）に示す荷重計の断面図では、ひずみセンサ１６０Ａはひずみを検出するが、ひずみセンサ１６０Ｂ、１６０Ｃはひずみを検出しない。また、図１５（Ｂ）に示す荷重計の断面図では、ひずみセンサ１６０Ｅ、１６０Ｆはひずみを検出するが、ひずみセンサ１６０Ｄはひずみを検出しない。
【００６８】
図１５（Ｂ）に示すように、構造物１１１、構造物１２１、及び構造物１２２の位置に応じて、ひずみセンサ１６０のひずみを検出する向きを変える。これにより、ひずみ変換器１００Ｅを高精度、高感度化を図ることができる。
【００６９】
［ひずみセンサの配列７］
本実施形態では、構造物１１１、１１２、構造物１２１〜１２３は、凸形状である場合について説明したが、これに限定されない。第１基材１０１及び第２基材１０２に設けられる構造物１１１、１１２、構造物１２１〜１２３は、支持部１〜支持部１２によって、起歪体１０３と接する構成であればよい。第１基材１０１及び第２基材１０２に設けられる構造物の一例について、図１６を参照して説明する。
【００７０】
図１６（Ａ）は、第１基材１０１及び第２基材１０２に設けられた構造物の一例を示す。平面視したとき、ひずみセンサ１３０Ａと重畳する構造物１２１は、二つの支持部３、４のほかに、凹部を有する。例えば、構造物１１１は、ひずみセンサ１３０Ａと重畳する領域には、凹部２１を有する。また、構造物１２２は、ひずみセンサ１３０Ｂと重畳する領域には凹部２２を有する。また、構造物１２３は、ひずみセンサ１３０Ｃと重畳する領域には、凹部２３を有する。また、構造物１１１は、支持部１と支持部５との間に凹部３１を有し、構造物１１２は、支持部２と支持部９との間に凹部３２を有する。
【００７１】
［ひずみセンサの配列８］
図１６（Ｂ）は、第１基材１０１及び第２基材１０２に設けられた構造物の他の一例を示す。ひとつの支持部につき、ひとつの構造物を有していてもよい。例えば、構造物１７１は、支持部１を有し、構造物１７２は、支持部２を有する。また、構造物１７１は、支持部３を有し、構造物１７２は、支持部４を有する。
【００７２】
［起歪体に抵抗測定回路を設ける］
図１７は、起歪体１０３に設けられた複数のひずみセンサ１３０及び抵抗測定回路１０４Ａのレイアウト図である。起歪体１０３には、複数のひずみセンサ１３０だけでなく、抵抗測定回路１０４Ａが配置されていてもよい。また、抵抗測定回路１０４Ａの他に、電池１０４Ｂ、通信回路１０４Ｃ、及びアンテナ１０４Ｄ等の部品を配置することにより、荷重計２００の外部にこれらの部品を設けなくてもよいので、シンプルな構成にすることができる。
【００７３】
［荷重計の製造方法］
図１８は、本開示の一実施形態に係る起歪体１０３の製造方法を説明する概略図である。
【００７４】
まず、起歪体１０３の第１面１０３Ａ上に、配線１３６〜１３９を形成する。配線１３６〜１３９は、起歪体１０３上に導電膜を形成した後、フォトリソグラフィによって加工することで形成してもよいし、スクリーン印刷によって形成してもよい。次に、起歪体１０３の第１面１０３Ａ上に、抵抗測定回路１０４Ａ、電池１０４Ｂ、通信回路１０４Ｃ、及びアンテナ１０４Ｄ等の部品を形成する。
【００７５】
次に、起歪体１０３上に、配線１３６〜１３９と接続するひずみセンサ１３０となる導電性材料１３１からなる所定のパターンを形成する。導電性材料１３１からなる所定のパターンは、スクリーン版１０５を用いたスクリーン印刷によって形成することができる。スクリーン版１０５には、複数の所定のパターン１０５Ａ〜１０５Ｃが形成されている。図１８では、スクリーン版１０５において、導電性材料１３１を形成するためのパターンの図示を省略しているが、図５又は図１１（Ａ）などのパターンを参照すればよい。起歪体１０３上に、配線１３６〜１３９と接続するひずみセンサ１３０となる導電性材料１３１からなる所定のパターンを形成することにより、図１７に示す起歪体１０３を形成することができる。
【００７６】
または、スクリーン印刷に替えて、フィルム上に形成された導電性材料１３１からなる所定のパターンのひずみセンサ１３０を、接着剤によって起歪体１０３に貼り合わせてもよい。これにより、配線１３６〜１３９と、ひずみセンサ１３０と、を接続する。図１８に示すように、導電性材料１３１からなる所定のパターンを、スクリーン版１０５を用いてスクリーン印刷により形成することで、製造工程を簡略化することができるため好ましい。
【００７７】
（第２実施形態）
本実施形態では、本開示の一実施形態に係る荷重計２００を、商品陳列棚３００に適用する例について、図１９及び図２０を参照して説明する。
【００７８】
図１９は、本開示の一実施形態に係る荷重計２００が適用された商品陳列棚３００の外観図である。商品陳列棚３００は、一対の支柱３０２と、複数の棚板３０４と、ベース棚３０５と、背板３０３と、を有する。複数の棚板３０４は、一対の支柱３０２と、背板３０３とによって支持されている。
【００７９】
本実施形態における商品陳列棚３００では、複数の棚板３０４及びベース棚３０５上のそれぞれには、荷重計２００が設けられている。図１９には、ひずみセンサ１３０と、ひずみセンサ１３０と重畳する構造物１２１とを破線で示し、その他の構成については図示を省略している。構造物１２１は、第１方向Ｄ１に沿って配置されている。荷重計２００上に、複数の商品が陳列される。そのため、荷重計２００には、複数の商品によって荷重が印加し続けられる。したがって、顧客が商品を購入するために、荷重計２００から商品を手に取ると、荷重計２００の歪が変動する。このひずみの変動を検出することによって、商品の欠品を検出することができる。また、荷重計２００上に、重量が大きい商品を陳列した際には、商品陳列棚３００は、アラートを発してもよい。これにより、棚板３０４に荷重をかけすぎることによる商品陳列棚３００の破損を抑制することができる。
【００８０】
図２０は、図１９に示す商品陳列棚３００とは一部異なる商品陳列棚３００Ａの外観図である。商品陳列棚３００Ａは、図１９に示す商品陳列棚３００とは、棚板３０４上に複数の荷重計２００が設けられている点で異なる。図２０には、ひずみセンサ１３０と、ひずみセンサ１３０と重畳する構造物１２１とを破線で示し、その他の構成については図示を省略している。構造物１２１は、第２方向Ｄ２に沿って配置されている。棚板３０４上に設けられた隣接する荷重計２００は、端子によって互いに接続される。一つの棚板３０４に、複数の荷重計２００を設けることにより、荷重計２００に配置された商品が欠品した位置をより精度よく検出することができる。
【００８１】
本開示の一実施形態に係る荷重計２００として、商品陳列棚３００を一例にして説明したが、これに限定されない。例えば、体重計、体重計、車両重量計、オフィス・飲食店・工場の消耗品在庫管理・消費量管理および廃棄物保管量管理、ピッキング作業チェック、動線解析システム、摂食量解析システム、雨量計、積雪計、工具等の整理整頓システムなどに使用することができる。
【符号の説明】
【００８２】
１〜１２：支持部、１００〜１００Ｅ：ひずみ変換器、１０１：第１基材、１０２：第２基材、１０３：起歪体、１０３Ａ：第１面、１０３Ｂ：第２面、１０４Ａ：抵抗測定回路、１０４Ｂ：電池、１０４Ｃ：通信回路、１０４Ｄ：アンテナ、１０５：スクリーン版、１０５Ａ〜１０５Ｃ：パターン、１１１、１１２：構造物、１１３、１１４：側部、１２１〜１２３：構造物、１２４、１２５：側部、１３０：ひずみセンサ、１３０Ａ〜１３０Ｌ：ひずみセンサ、１３１：導電性材料、１３２：電極、１３３：配線、１３３Ａ〜１３３Ｆ：配線、１３４：電極、１３５：配線、１３５Ａ〜１３５Ｆ：配線、１３６〜１３９：配線、１４０、１４０Ａ〜１４０Ｃ：ひずみセンサ、１４１Ａ〜１４１Ｄ：導電性材料、１４３Ａ：配線、１４５Ａ：配線、１４７Ａ：配線、１４９Ａ：配線、１５０Ａ〜１５０Ｌ：ひずみセンサ、１６０Ａ〜１６０Ｌ：ひずみセンサ、２００、２００Ａ：荷重計２００、３００Ａ：商品陳列棚、３０１、３０２：支柱、３０３：背板、３０４：棚板、３０５：ベース棚
【図１】
2020193810.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020193810.tif 000009
【図８】
2020193810.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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