(57)【要約】【課題】荷重に対するスイッチ接点のオン動作の特性を容易に選択することができ、安価にして動作が確実な汎用型のステップ型荷重センサーを提供すること。【解決手段】対向する第１基材１と第２基材２に対して、それぞれ向かい合うようにしてスイッチ接点５，６が配置された複数の荷重センサーユニットＵ１〜Ｕ４が備えられ、各荷重センサーユニットは、面に受ける荷重に対する前記スイッチ接点５，６のオン動作特性がそれぞれ異なるものが用いられると共に、各荷重センサーユニットが互いに平面状に展開されて配置される。各荷重センサーユニットＵ１〜Ｕ４の上面に加わる被測定物の荷重による各スイッチ接点５，６のオン動作に基づいて、例えばＬＥＤなどの報知手段が点灯駆動される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する第１基材と第２基材に対して、それぞれ向かい合うようにしてスイッチ接点が配置された複数の荷重センサーユニットが備えられ、
前記各荷重センサーユニットは、面に受ける荷重に対する前記スイッチ接点のオン動作特性がそれぞれ異なるものが用いられると共に、各荷重センサーユニットが互いに平面状に展開されて配置され、
前記各荷重センサーユニットの上面に加わる被測定物の荷重による前記スイッチ接点のオン動作に基づいて、報知手段を駆動させることを特徴とするステップ型荷重センサー。
【請求項２】
前記各荷重センサーユニットは、前記第１基材と第２基材の間に配置されたスペーサの厚さ寸法を異ならせることで、面に受ける荷重に対する前記スイッチ接点のオン動作特性をそれぞれ異ならせたことを特徴とする請求項１に記載のステップ型荷重センサー。
【請求項３】
前記スペーサの厚さ寸法の相違に基づいて生ずる各荷重センサーユニット間の面方向の段差を吸収する厚さ調整シートを、前記荷重センサーユニットに貼り合わせたことを特徴とする請求項２に記載のステップ型荷重センサー。
【請求項４】
互いに平面状に展開されて配置された前記各荷重センサーユニットの上面には、被測定物を載置する載置プレートが配置され、前記載置プレートの下面、もしくは各荷重センサーユニット側の上面には、前記被測定物の荷重を受けて各荷重センサーユニットの上面側の前記基材に対してたわみを与える押し子が取付けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のステップ型荷重センサー。
【請求項５】
前記報知手段は、前記各荷重センサーユニットの前記スイッチ接点のオン動作に基づいてそれぞれ点灯する複数の発光素子が、表示ユニットに設けられ、前記表示ユニット内に、前記各発光素子を点灯させるバッテリーが収容されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のステップ型荷重センサー。
【請求項６】
前記報知手段は、各荷重センサーユニットにそれぞれ個別に配置されて、各荷重センサーユニットの前記スイッチ接点のオン動作に基づいて点灯する発光素子により構成され、各荷重センサーユニットのそれぞれに、前記発光素子を点灯させるバッテリーが収容されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のステップ型荷重センサー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数の薄膜型の荷重センサーユニットを互いに平面状に展開して配置し、各荷重センサーユニットのスイッチ接点のオン動作に基づいて、例えばＬＥＤなどの報知手段を点灯駆動させるステップ型荷重センサーに関する。
【背景技術】
【０００２】
荷重を受けてスイッチ接点がオン動作をする薄膜型の荷重センサーは、産業界における種々多様な分野において利用されており、その利用分野を含めた荷重センサー単独の具体的な改良を含めた提案も新たになされている。
この種の荷重センサーは、薄膜状に形成されたセンサーユニットの面に加わる荷重に応じて、スイッチ接点がオン動作するように構成されており、一例としてこれを自動車の座席に配置することで、座席に乗員が着座しているか否かを容易に関知することができる。
【０００３】
例えば特許文献１には、メンブレンスイッチを荷重センサーユニットとして用い、これを座席に配置して、座席に乗員が着座しているか否かを関知する着座センサーについて開示されている。すなわち特許文献１には、座席に乗員が着座していることを感知しているにもかかわらず、シートベルトの着用が未検出の場合には、警告を発するアラームシステムへの利用について示されている。
【０００４】
さらに同特許文献１には、第１と第２の荷重センサーユニットを用い、これら第１と第２の荷重センサーユニットの座席に対する配置位置を工夫することにより、座席に乗員が着座しているのか、乗員以外の物品が座席に載置されているのかを識別すると共に、乗員が着座している場合においては、乗員の体重も２段階に分けて識別可能にすることについて開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−２１０５５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前記した薄膜型の荷重センサーユニットは、前記した自動車における座席の着座センサーとは別に、荷重に対するセンサースイッチのオン特性が異なる複数の荷重センサーユニットを組み合わせることで、被測定物の重量を段階的に検知することが可能となる。
一例として、ポリタンクなどに貯留された液量を重量（荷重）として検知し、ポリタンク内のおよその貯留量を段階的に検知して、ＬＥＤなどで表示可能なステップ型荷重センサーとして利用することができる。
【０００７】
さらに、ポリタンク内の液量がエンプティ（空状態）に近い場合において、もしくは満杯で溢れる直前において、それぞれ前記荷重センサーユニットのスイッチ接点のオン動作を利用して、ブザー音などによる警告を発することも可能である。
また、前記したステップ型荷重センサーによると、例えば事務所や家庭内において、消耗品や消費材の全体荷重の変化を監視することに利用することができ、これを在庫管理に応用することができるなど、日常的において手軽に利用することも可能となる。
【０００８】
したがって、この発明は重量（荷重）の正確な検出精度はそれほど必要としないものの、各種の用途に即座に利用することが可能なステップ型荷重センサーを提供しようとするものであり、荷重に対するスイッチ接点のオン動作の特性を容易に選択することができ、安価にして動作が確実な汎用型のステップ型荷重センサーを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記した課題を解決するためになされたこの発明に係るステップ型荷重センサーは、対向する第１基材と第２基材に対して、それぞれ向かい合うようにしてスイッチ接点が配置された複数の荷重センサーユニットが備えられ、前記各荷重センサーユニットは、面に受ける荷重に対する前記スイッチ接点のオン動作特性がそれぞれ異なるものが用いられると共に、各荷重センサーユニットが互いに平面状に展開されて配置され、前記各荷重センサーユニットの上面に加わる被測定物の荷重による前記スイッチ接点のオン動作に基づいて、報知手段を駆動させることを特徴とする。
【００１０】
この場合、好ましくは前記荷重センサーユニットは、前記第１基材と第２基材の間に配置されたスペーサの厚さ寸法を異ならせることで、面に受ける荷重に対する前記スイッチ接点のオン動作特性をそれぞれ異ならせる手段が採用される。
そして、前記スペーサの厚さ寸法の相違に基づいて生ずる各荷重センサーユニット間の面方向の段差を吸収する厚さ調整シートを、前記荷重センサーユニットに貼り合わせた構成を好適に採用することができる。
【００１１】
一方、互いに平面状に展開されて配置された前記各荷重センサーユニットの上面には、被測定物を載置する載置プレートが配置され、前記載置プレートの下面、もしくは各荷重センサーユニット側の上面には、前記被測定物の荷重を受けて各荷重センサーユニットの上面側の前記基材に対してたわみを与える押し子が取付けられていることが望ましい。
【００１２】
そして、好ましい一つの実施の形態においては、前記報知手段は、前記各荷重センサーユニットの前記スイッチ接点のオン動作に基づいてそれぞれ点灯する複数の発光素子が、表示ユニットに設けられ、前記表示ユニット内に、前記各発光素子を点灯させるバッテリーが収容された構成が採用される。
【００１３】
また、好ましい他の一つの実施の形態においては、前記報知手段は、各荷重センサーユニットにそれぞれ個別に配置されて、各荷重センサーユニットの前記スイッチ接点のオン動作に基づいて点灯する発光素子により構成され、各荷重センサーユニットのそれぞれに、前記発光素子を点灯させるバッテリーが収容された構成が採用される。
【発明の効果】
【００１４】
前記したこの発明に係るステップ型荷重センサーによると、面に受ける荷重に対するスイッチ接点のオン動作特性がそれぞれ異なる複数の荷重センサーユニットが、互いに平面状に展開された状態で用いられる。
したがって、各荷重センサーユニットの上面に加わる被測定物の分散した荷重によるそれぞれのスイッチ接点のオン動作に基づいて、例えばＬＥＤなどを点灯駆動させることで、被測定物の荷重の変化を段階的に検知するステップ型荷重センサーの機能を果たすことができる。
【００１５】
また、各荷重センサーユニットは、対向する第１基材と第２基材に、それぞれ向かい合うようにしてスイッチ接点が配置され、各荷重センサーユニット毎に各基材間のスペーサの厚さ寸法を異ならせることで、面に受ける荷重に対するスイッチ接点のオン動作特性をそれぞれ異ならせる手段が採用される。
したがって、安価にして動作が確実な汎用性を有するステップ型重量センサーを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明に係るステップ型荷重センサーについて一部を透視した状態で示した上面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線より矢印方向に見た各荷重センサーユニットと、その上面に配置される載置プレートの断面図である。
【図３】他の実施の形態を示した荷重センサーユニットと載置プレートの断面図である。
【図４】さらに他の実施の形態を示した荷重センサーユニットと載置プレートの断面図である。
【図５】荷重センサーユニットに対する押し子の配置例を示した透視図である。
【図６】荷重センサーユニットの他の例を示した透視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
この発明に係るステップ型荷重センサーについて、図に示す実施の形態に基づいて説明する。
図１は、上面に配置される載置プレートを除いた状態のステップ型荷重センサーについて、一部を透視した状態で示しており、図１に示す例は、ほぼ正方形状になされた４枚の荷重センサーユニットＵ１〜Ｕ４が、ベース板１１上に互いに平面状に田の字型に展開されて取付けられた状態を示している。
【００１８】
また、図２は左右に並ぶ第１と第２の荷重センサーユニットＵ１，Ｕ２と、その上に搭載される載置プレートとをそれぞれ断面図で示しており、図１および図２に示す例が、この発明に係るステップ型荷重センサーの第１の実施の形態となる。
なお、図２に示す荷重センサーユニットの断面図は、説明の便宜上、面方向に対して厚さ方向の寸法が拡大されて示されており、これは図３および図４に示す例においても同様である。
【００１９】
第１〜第４の各荷重センサーユニットＵ１〜Ｕ４の基本構成は、それぞれ同様であり、したがって図２に示す第１の荷重センサーユニットＵ１に基づいて、その基本構成を説明する。この荷重センサーユニットＵ１は、上面側の第１基材１と下面側の第２基材２が、スペーサ３を介してほぼ平行に配置されて、接着剤などを利用して貼り付けられている。
そして、縁部が正方形に形成されたスペーサ３の中央部には、円形状の貫通穴が形成され、第１基材１と第２基材２との間にスペーサ３挟まれることにより、円形状の内部空間４が形成されている。
なお、上面側の前記第１基材１は、ステップ型荷重センサーの用途に応じて、また与えられる荷重に応じて、例えばステンレス素材もしくは樹脂素材が用いられ、第２基材２は一般に樹脂素材により構成される。
【００２０】
前記第１基材１と第２基材２の向かい合う中央部、すなわち円形状に形成された内部空間４の中心部分には、それぞれ上下にスイッチ接点５，６が向かい合うようにして、第１基材１と第２基材２に形成されている。この場合、好ましくは第２基材２側に形成された下部スイッチ接点６は、図示せぬスリットを中央に配して水平方向で二つの下部スイッチ接点に分割され、第１基材１側に形成された上部スイッチ接点５が、二つの下部スイッチ接点に接触することで、スイッチ接点がオン動作されるように構成される。
【００２１】
一方、第２の荷重センサーユニットＵ２は、第１の荷重センサーユニットＵ１に比較して、第１基材１と第２基材２の間に配置されたスペーサ３の厚さ寸法が、若干薄く形成されている。これにより、第１基材１と第２基材２において、それぞれ向かい合うように形成された上下のスイッチ接点５，６の対向間隔は、第１の荷重センサーユニットＵ１における上下のスイッチ接点５，６の対向間隔よりも狭く形成されている。
そして、第２の荷重センサーユニットＵ２における前記したスペーサ３の厚さ寸法以外の構成および寸法は、第１の荷重センサーユニットＵ１と同様であり、したがってそれぞれ相当する部分を同一符号で示している。
【００２２】
この第２の荷重センサーユニットＵ２によると、第１の荷重センサーユニットＵ１に比較して、スペーサ３の厚さ寸法が薄くなされたことにより、第１と第２の荷重センサーユニットＵ１，Ｕ２は面方向において段差が生ずる。
そこで、この実施の形態においては、第２の荷重センサーユニットＵ２における第２基材２の背面に、厚さ調整シート７が貼り合わされた状態で、荷重センサーユニットＵ２がベース板１１上に取付けられている。
これにより、第１と第２の荷重センサーユニットＵ１，Ｕ２の上面において生ずる段差は吸収され、それぞれの面方向において段差の無い状態になされている。
【００２３】
なお、図２に示す断面図には示されていないが、この実施の形態においては、第３と第４の荷重センサーユニットＵ３，Ｕ４においても、第２の荷重センサーユニットＵ２に用いたスペーサ３の厚さ寸法よりもさらに段階的に薄くなされたスペーサ３がそれぞれ用いられている。
これにより、第３と第４の荷重センサーユニットＵ３，Ｕ４における上下のスイッチ接点５，６の対向間隔は、第１および第２の荷重センサーユニットＵ１，Ｕ２における前記対向間隔よりも、さらに段階的に狭く形成されている。
【００２４】
そして、第３および第４の荷重センサーユニットＵ３，Ｕ４における第２基材２の背面には、前記した第２の荷重センサーユニットＵ２に貼り合わされた厚さ調整シート７に比較して、さらに段階的にその厚みが加わった厚さ調整シート７が背面に貼り合わされた状態で、それぞれベース板１１上に取付けられている。
これにより、第１〜第４の荷重センサーユニットＵ１〜Ｕ４の上面において生ずる段差は吸収され、それぞれの面方向において段差の無い状態になされている。
【００２５】
前記した構成のステップ型荷重センサーの上面には、図２に示すように被測定物の載置プレート８が搭載される。この載置プレート８の下面には、球面状に突出する押し子９が載置プレート８に対して一体に、もしくは別部材として取付けられている。
前記押し子９は、第１〜第４の荷重センサーユニットＵ１〜Ｕ４の各上部スイッチ接点５の位置にそれぞれ一致するように載置プレート８に配置されており、この例における４つの押し子９の載置プレート８から下面に突出する寸法（高さ）は、ほぼ同一になされている。
【００２６】
一方、第１〜第４の荷重センサーユニットＵ１〜Ｕ４には、図１に示すように下部スイッチ接点６を結ぶリード配線１０が施されており、これらのリード配線１０はスイッチ接点６に向かう往路として機能する１本のリード配線と、スイッチ接点６を介した復路として機能する４本のリード配線を備えている。前記各リード配線１０は、コネクタ１２を介してベース板１１上に配置された表示ユニット１３に接続されている。
【００２７】
表示ユニット１３のケースの上面に４つのＬＥＤ１４が配置されて、前記標示ユニット１３のケース内には、各ＬＥＤ１４を点灯駆動するバッテリーが収容されている。そして、第１〜第４の荷重センサーユニットＵ１〜Ｕ４における各スイッチ接点５，６が接触してオン状態になされた時に、前記各ＬＥＤ１４がそれぞれ点灯されるように構成されている。
【００２８】
前記した構成において、図２に示す載置プレート８の上面に図示せぬ被測定物を載置することで、４つの各押し子９には、被測定物の４分割された荷重が、それぞれほぼ均等に加わることになる。
ここで、各荷重センサーユニットＵ１〜Ｕ４の各第１基材１は、それぞれ同一の素材が用いられており、したがって４つの各押し子９を介してそれぞれ荷重を受ける各ユニットＵ１〜Ｕ４の第１基材１のたわみの度合いはほぼ同一となる。
【００２９】
したがって、載置プレート８の上面に搭載される被測定物の重量が増加する場合には、各荷重センサーユニットにおける上下のスイッチ接点５，６の対向間隔が狭い順にステップ的にオン状態になされる。すなわち、第４の荷重センサーユニットＵ４から、第３、第２、第１の荷重センサーユニットＵ３，Ｕ２，Ｕ１の順に、スイッチ接点５，６がオン状態になされることになる。
これに伴い、表示ユニット１３に配置された報知手段としての４つのＬＥＤ１４が、順に点灯されることになる。
【００３０】
それ故、各荷重センサーユニットＵ１〜Ｕ４におけるスイッチ接点５，６のオン動作の組み合わせによる簡単なロジックを組むことにより、例えば載置プレート８に搭載されたポリタンク内の液体が溢れる前に、もしくは空（エンプティ）になる前に、例えばブザーなどによるアラームを駆動させることも可能となる。
【００３１】
図３は、ステップ型荷重センサーの第２の実施の形態を、図２と同様の断面図で示している。なお図３においては、すでに説明した図２に示す各部に相当する部分を同一符号で示している。したがって、その詳細な説明は省略する。
この第２の実施の形態においては、第１〜第４の荷重センサーユニットＵ１〜Ｕ４の上面に、球面状に突出する押し子９がそれぞれ上向きに取付けられている。そして、前記各押し子９は第１基材１に形成された上部スイッチ接点５の直上に位置するように、それぞれのユニットの第１基材１上に取付けられている。
【００３２】
一方、載置プレート８は、ほぼ正方形になされた平面状のプレートが用いられており、この載置プレート８の上に載置される被測定物による分割された荷重は、荷重センサーユニットＵ１〜Ｕ４にそれぞれ取付けられた４つの各押し子９を介して、各第１基材１をそれぞれたわませるように作用する。
したがって、前記した図３に示す構成においても、図１および図２に示した実施の形態とほぼ同様な作用効果を得ることができる。
【００３３】
図４は、ステップ型荷重センサーの第３の実施の形態を、図２と同様の断面図で示している。なお、図４においては、すでに説明した図２に示す各部に相当する部分を同一符号で示している。したがって、その詳細な説明は省略する。
この第３の実施の形態においては、図２および図３に示した厚さ調整シート７を除いた状態で、第１〜第４の荷重センサーユニットＵ１〜Ｕ４が、ベース板１１上に取付けられている。したがって、第１〜第４の荷重センサーユニットＵ１〜Ｕ４は、スペーサ３の厚さの相違により、各ユニットＵ１〜Ｕ４の上面において段差が生じている。
【００３４】
図４に示す実施の形態においては、前記段差を吸収するために、被測定物の載置プレート８側に配置された押し子９の高さ寸法が、前記段差に応じて調整されている。
すなわち、図４に示すように第１の荷重センサーユニットＵ１に対応する押し子９の高さ寸法ｈ１に対して、第２の荷重センサーユニットＵ２に対応する押し子９の高さ寸法ｈ２は、スペーサ３の厚さ寸法に応じて若干、その高さ寸法が大きく成形されている。
【００３５】
なお、図４には示されていないが、第３および第４の荷重センサーユニットＵ３，Ｕ４に対応する押し子９の高さ寸法も、それぞれのスペーサ３の厚さ寸法に応じて、その高さ寸法が調整されている。
この構成により、水平面上に載置されたベース板１１に平行して、被測定物の載置プレート８がステップ型荷重センサーの上面に搭載されることになる。
図４に示す実施の形態においては、押し子９は被測定物の載置プレート８側に配置されているが、これらの押し子９は図３に示したように、荷重センサーユニットＵ１〜Ｕ４側に配置されていても良い。
【００３６】
図５は、荷重センサーユニットに対して、複数の押し子９を備えた例を透視図で示している。すなわち、図５は第１の荷重センサーユニットＵ１を例にして、これを平面視の状態で図示しており、第１の荷重センサーユニットＵ１の上下のスイッチ接点５，６の配置位置を囲むようにして、３つの押し子９が配置されている。
この構成は、第２〜第４の荷重センサーユニットＵ２〜Ｕ４においても同様である。
【００３７】
この構成によると各押し子９による第１基材１に対する作用点が分散され、荷重に対する第１基材１のたわみの度合いを調整することができる。また、図５に矢印で示すように上下のスイッチ接点５，６の配置位置を中心にして、各押し子９の配置位置を変更することによっても、第１基材１に対する荷重の作用点を変更することができる。
【００３８】
したがって、すでに説明したように第１〜第４の荷重センサーユニットＵ１〜Ｕ４の各スペーサ３の厚さ寸法を選択すると共に、各押し子９による第１基材１に対する作用点を変更することによっても、荷重に対するスイッチ接点５，６のオン動作の特性を適宜選択することが可能となる。
さらに、第１基材１を構成する素材および素材の厚さを変更することによっても、前記オン動作特性を選択することができるものとなる。
【００３９】
図６は、荷重センサーユニットの各単品のそれぞれにおいて、報知手段としてのＬＥＤを備えた例を示している。すなわち、図６は第１の荷重センサーユニットＵ１を例にして、これを透視図で示している。
荷重センサーユニットＵ１の右上の隅角部には、その上面にＬＥＤ１４が配置されており、また荷重センサーユニットＵ１の右下の隅角部には、スペーサ３の一部を切り取って形成された空間部に、例えばボタン型のバッテリー１５が収容されている。
そして、バッテリー１５から上下のスイッチ接点５，６および前記ＬＥＤ１４を経由するリード配線１０が施されている。
【００４０】
前記した図６に示す構成によると、単品の荷重センサーユニットＵ１のスイッチ接点５，６のオン動作によって上面に配置されたＬＥＤ１４を点灯させることができる。したがって、図１に示したように第１〜第４の荷重センサーユニットＵ１〜Ｕ４を備えることで、ステップ型荷重センサーを構成することができる。
この場合、各荷重センサーユニットの上面に配置されたＬＥＤ１４を点灯が確認できるように、被測定物の載置プレート８は、透明の樹脂素材などにより形成するか、載置プレート８の一部にＬＥＤ１４の点灯を確認することができる開口を施したものを利用することが望ましい。
【００４１】
以上の説明は、ステップ型荷重センサーとして、第１〜第４の荷重センサーユニットＵ１〜Ｕ４からなる４枚のセンサーユニットを備えた例に基づいているが、これらの荷重センサーユニットは、その用途に応じて２枚または３枚、もしくは５枚以上を用いて構成することもできる。
【符号の説明】
【００４２】
Ｕ１〜Ｕ４  荷重センサーユニット
１      第１基材
２      第２基材
３      スペーサ
４      内部空間
５      上部スイッチ接点
６      下部スイッチ接点
７      厚さ調整シート
８      被測定物の載置プレート
９      押し子
１０    リード配線
１１    ベース板
１２    表示ユニット
１３    コネクタ
１４    ＬＥＤ
１５    バッテリー
【図１】
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【図２】
2020042994.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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