(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出すべき重量に応じてスラスト方向に変位するスラスト軸と、スラスト軸の変位量に応じて所定量回転方向に変位する回転変位部材と、この回転変位部材の変位量を重量として換算する重量換算手段と、を備え、上記回転変位部材は、上記スラスト軸に直交するように上記スラスト軸に挿通された横軸に当接することにより上記検出すべき重量を受けこれを上記回転変位部材の回転運動に変換する斜面部を有しかつスラスト方向にアンダーカット部を有さない溝を有していることを特徴とする重量検出装置。
【請求項２】
検出すべき重量に応じてスラスト方向に変位するスラスト軸と、スラスト軸の変位量に応じて所定量回転方向に変位する回転変位部材と、この回転変位部材の変位量を重量として換算する重量換算手段と、を備え、上記回転変位部材は、上記スラスト軸に直交するように上記スラスト軸に挿通された横軸に当接することにより上記検出すべき重量を受けこれを上記回転変位部材の回転運動に変換する斜面部を有した溝を円筒側面に備え、上記溝は、周方向における一方側の縁が上記スラスト軸に対し所定の角度を備えた上記斜面部で構成され、他方側の縁が上記スラスト軸とほぼ平行もしくは上記斜面部と周方向逆側に上記スラスト軸に対し所定の角度を備えた斜面部で構成されたものとなっていることを特徴とする重量検出装置。
【請求項３】
検出すべき重量に応じてスラスト方向に変位するスラスト軸と、各々このスラスト軸に係合して設けられ上記重量がかけられた際に相対回転がなされる第１および第２の相対回転変位部材と、これら２つの相対回転変位部材を上記スラスト軸の変位量に応じて所定量相対的に回動変位させる回動変位手段と、上記第１および第２の相対回転変位部材を上記スラスト軸と一体的に回転させる回転駆動手段と、上記第１および第２の相対回転変位部材にそれぞれ設けられた被検出体の検出可能域に配置され、該被検出体を検出することにより上記第１および第２の相対回転変位部材の相対的な変位量を、上記第１および第２の相対回転変位部材の一体的な回転を利用して検出する検出器と、上記変位量を重量として換算する重量換算手段と、を有し、上記第１の相対回転変位部材は、上記スラスト軸に直交するように上記スラスト軸に挿通された横軸に当接することにより上記検出すべき重量を受けこれを上記第１の相対回転変位部材の回転運動に変換する斜面部を有しかつスラスト方向にアンダーカット部を有さない溝を備え、上記第２の相対回転変位部材は、上記横軸のスラスト方向の動作を阻害しないスラスト方向の溝を備え、このスラスト方向の溝と上記斜面部と上記横軸とで上記回動変位手段を構成したことを特徴とする重量検出装置。
【請求項４】
前記横軸が前記検出すべき重量を受けこれを回転運動に変換する前記斜面部へ押し付けられる方向にのみ前記スラスト軸が回転駆動されることを特徴とする請求項１，２または３記載の重量検出装置。
【請求項５】
ターンテーブルに加わる重量に応じてこのターンテーブルをスラスト方向に変位可能とするとともに、その変位量に基づいてターンテーブルに加わる重量を検出する重量検出装置を有した電子レンジにおいて、上記重量検出装置として、前記請求項１，２，３または４記載の重量検出装置を設けたことを特徴とする電子レンジ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スラスト方向の重量を電気的に検出する重量検出装置およびこの重量検出装置を用いた電子レンジの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子レンジでは、自動調理を行うためのセンサとして、温度や重量を測定するセンサが用いられている。重量センサとしての重量検出装置は、従来より、静電容量式、圧電素子式など種々な方式が採用されているが、現在では静電容量式が主流となっている。この静電容量による重量検出装置は、ターンテーブル上に載せられた調理品の重量により変位する出力軸（スラスト軸）の微少な変位量を、平行した板体間の静電容量の変化に基づいて検出するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の静電容量式の重量検出装置では発振回路を備え、その可変コンデンサの静電容量を電極間距離で変化させるような構成となっている。したがって、プリント基板上の配線パターンなどに生じる浮遊容量に影響されるおそれがあり、これに対処するために、一定以上の静電容量を確保する必要がある。また、部品寸法のバラツキを考慮すると、一定以上の電極間距離が必要となる。このため、電極間の対向面積が増大し、装置が大型化するという問題がある。
【０００４】
さらに、このような従来の重量検出装置を電子レンジに適用する場合、ターンテーブルのスラスト方向の変位量を検出することになるが、このターンテーブルを回転駆動するための回転駆動手段と重量検出装置とはそれぞれが独立した構成となっており、それぞれを別々に組み立てた後に、両者を結合させることになるため、組立工程数が多く、また、両者を結合した後の形状はコンパクトにはなりにくく大型なものとなりがちである。
【０００５】
そこで本発明は、小型化を可能とし、かつ、安定した重量検出が可能となる重量検出装置およびこの重量検出装置を用いた電子レンジを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するため、本発明の重量検出装置は、検出すべき重量に応じてスラスト方向に変位するスラスト軸と、スラスト軸の変位量に応じて所定量回転方向に変位する回転変位部材と、この回転変位部材の変位量を重量として換算する重量換算手段と、を備え、上記回転変位部材は、上記スラスト軸に直交するように上記スラスト軸に挿通された横軸に当接することにより上記検出すべき重量を受けこれを上記回転変位部材の回転運動に変換する斜面部を有しかつスラスト方向にアンダーカット部を有さない溝を有している。
【０００７】
上述の重量検出装置は、重量によってスラスト軸がスラスト方向に変位すると回転変位部材が回転方向に変位する。この動作によって、回転変位部材の回転変位量を数値化し、重量換算手段によって重量に換算している。具体的には、回転変位部材の変位量に比例した信号、たとえば、この変位量を距離に置き換え、これを重量検出信号として出力させ、この重量検出信号に基づいて重量を検出するようにしている。
【０００８】
また、本発明の重量検出装置では、回転変位部材に重量を受けることにより回転変位部材を回転変位させる斜面部を備えた溝を形成しているが、斜面部を備えた溝にアンダーカット部分が無いため、回転変位部材を成型する際に回し抜き等の特殊な工法を用いず、スラスト方向に金型を抜くだけで成型することが可能となる。このため、製造が容易となる。
【０００９】
また、回し抜きによれば、斜面部を約６０度以上にする必要がある。それ以下の角度とすると、回し抜く際に溝形状が崩れてしまう危険性があるからである。しかしながら、アンダーカット部分の無い溝とし回し抜き成型をしない場合、斜面部を６０度以下とすることが可能となる。このように斜面部をより低い角度に寝かせて構成すると、スラスト軸のスラスト移動に対し相対回転変位部材の変位量が大きくなる。そのため、重量検出装置の分解能がアップする。
【００１０】
また、本発明は、検出すべき重量に応じてスラスト方向に変位するスラスト軸と、スラスト軸の変位量に応じて所定量回転方向に変位する回転変位部材と、この回転変位部材の変位量を重量として換算する重量換算手段と、を備え、回転変位部材は、スラスト軸に直交するようにスラスト軸に挿通された横軸に当接することにより検出すべき重量を受けこれを回転変位部材の回転運動に変換する斜面部を有した溝を円筒壁面に備え、溝は、周方向における一方側の縁がスラスト軸に対し所定の角度を備えた斜面部で構成され、他方側の縁がスラスト軸とほぼ平行もしくは斜面部と周方向逆側にスラスト軸に対し所定の角度を備えた斜面部で構成されている。
【００１１】
そのため、スラスト方向の重量を受けてこれを回転運動に変換する側の斜面部と反対側の溝縁は、特に精度が必要ないため加工をより容易なものとすることができる。
【００１２】
また、本発明の重量検出装置は、検出すべき重量に応じてスラスト方向に変位するスラスト軸と、このスラスト軸に係合して設けられた第１および第２の相対回転変位部材と、これら２つの相対回転変位部材をスラスト軸の変位量に応じて所定量相対的に回動変位させる回動変位手段と、第１および第２の相対回転変位部材をスラスト軸と一体的に回転させる回転駆動手段と、第１および第２の相対回転変位部材にそれぞれ設けられた被検出体の検出可能域に配置され、該被検出体を検出することにより第１および第２の相対回転変位部材の相対的な変位量を、第１および第２の相対回転変位部材の一体的な回転を利用して検出する検出器と、変位量を重量として換算する重量換算手段と、を有し、第１の相対回転変位部材は、スラスト軸に直交するようにスラスト軸に挿通された横軸に当接することにより検出すべき重量を受けこれを第１の相対回転変位部材の回転運動に変換する斜面部を有しかつスラスト方向にアンダーカット部を有さない溝を備え、第２の相対回転変位部材は、横軸のスラスト方向の動作を阻害しないスラスト方向の溝を備え、このスラスト方向の溝と斜面部と横軸とで回動変位手段を構成している。
【００１３】
上述の重量検出装置は、重量によってスラスト軸がスラスト方向に変位すると、第１および第２の相対回転変位部材をスラスト軸の変位量に応じてスラスト軸を中心に所定回動角度だけ相対回転させる。この動作によって、両相対回転変位部材の相対的な変位量を数値化し、重量換算手段によって重量に換算している。具体的には、第２の相対回転変位部材に対する第１の相対回転変位部材の相対変位量に比例した信号、たとえば、この相対変位量に比例した時間間隔割合の信号を重量検出信号として出力させ、この重量検出信号に基づいて重量を検出するようにしている。
【００１４】
また、他の発明は、上述の重量検出装置に加えて、検出すべき重量を受けこれを回転運動に変換する斜面部へ押し付けられる方向にのみスラスト軸が回転駆動される。そのため、スラスト軸に対する相対変位部材の保持が確実なものとなり、重量検出の精度が向上する。
【００１５】
また、本発明の電子レンジは、ターンテーブルに加わる重量に応じてこのターンテーブルをスラスト方向に変位可能とするとともに、その変位量に基づいてターンテーブルに加わる重量を検出する重量検出装置を有したものであって、重量検出装置として、上述した各重量検出装置のいずれかを用いている。
【００１６】
また、このような重量検出装置をターンテーブルに載せられる調理品の重量を計測する重量検出装置として用いた電子レンジは、重量検出部分を小型なものとすることができ、電子レンジ全体の小型化が図れる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の例を図１から図１０に基づき説明する。この実施の形態では、重量検出装置を電子レンジに適用した例について説明する。電子レンジに適用する場合は、前述したように、調理品を載せるターンテーブルの変位量を調理品の重量を示す信号として取り出すものであり、この重量を示す信号に基づいてマイクロ波の照射時間を決定するなどの制御を行う。
【００１８】
図１に示すように、重量検出装置１は、大きく分けると、ターンテーブル１１を回転させると共に後述する第１および第２の相対回転変位部材４２，４３をスラスト軸４１と一体的に回転させる回転駆動手段１２と、ターンテーブル１１のスラスト方向変位量を検出する重量検出部１３により構成され、これらの各構成要素は１つの金属製のケーシング１４内に収納されている。なお、ケーシング１４は、ケース本体１４ａとケース蓋１４ｂにより構成されており、ケース本体１４ａの底面とケース蓋１４ｂの両内面によって第１および第２の相対回転変位部材４２，４３を上下方向から挟むような配置となっている。
【００１９】
回転駆動手段１２は、駆動源としてのモータ（ここでは同期モータが用いられる）２０と、このモータ２０の回転力を減速してターンテーブル１１に伝達する減速輪列としての第１歯車３１、第２歯車３２、第３歯車３３、出力歯車となる第２の相対回転変位部材４３と、モータ２０の逆転を防止する逆転防止レバー３４ａおよび逆転防止レバー３４ａと同軸状に配置された逆転防止レバー回転用歯車３４と、から構成される。なお、逆転防止レバー３４ａおよび逆転防止レバー回転用歯車３４は、バネによってスラスト方向に付勢されている。逆転防止レバー３４ａは、モータ２０のロータ２２が正常な回転方向とは逆方向に回転すると、ロータ２２と一体的に回転するピニオン２４に形成された突起に係合し、ロータ２２の逆回転を防止するようになっている。
【００２０】
重量検出部１３は、一端がターンテーブル１１の中心に固定され、ターンテーブル１１に加わる重量に応じてスラスト方向に変位するスラスト軸４１と、このスラスト軸４１に係合して設けられた第１および第２の相対回転変位部材４２，４３と、これら２つの相対回転変位部材４２，４３をスラスト軸４１の変位量に応じて所定量相対的に回動変位させる回動変位手段４４と、第１および第２の相対回転変位部材４２，４３の回転方向における位置関係を保持させるための位置保持手段としての付勢バネ４５と、後述する重量検出信号出力手段と、スラスト軸４１の先端側に配置されたコイルバネ４６とを主な構成要素としている。なお、重量検出信号出力手段から出力された信号は、マイクロコンピュータからなる重量換算手段（図示省略）によって重量に換算される。
【００２１】
なお、第１および第２の相対回転変位部材４２，４３は、互いに対をなすようにスラスト軸４１に同軸的に設けられている。そして、第１の相対回転変位部材４２は、スラスト軸４１のスラスト方向の変位に応じて回動すると共に、第２の相対回転変位部材４３は、スラスト軸４１のスラスト方向の変位によっては回動せず、回転駆動手段１２からの回転駆動力を受けることによって回転するものとなっている。すなわち、第２の相対回転変位部材４３は、回転駆動手段１２を構成する減速輪列の一部であって他の歯車に係合する出力歯車を兼ねている。
【００２２】
回動変位手段４４は、第１および第２の相対回転変位部材４２，４３とスラスト軸４１とを係合させ、スラスト軸４１がスラスト方向に変位したときは、第１の相対回転変位部材４２をスラスト軸４１の変位量に応じてスラスト軸４１を中心に所定回動角度だけ回動させ、第２の相対回転変位部材４３が回転駆動手段１２からの駆動力を受けて回転する際は、その回転力をスラスト軸４１に伝達可能としている。この回動変位手段４４は、第１の相対回転変位部材４２に形成された「レ」形状の溝４２ｂ，４２ｃと、第２の相対回転変位部材４３に形成されたスラスト方向の溝４３ｂ，４３ｃと、スラスト軸４１に装着され、第１および第２の相対回転変位部材４２，４３を嵌めあわせた際に、溝４２ｂ，４３ｂおよび溝４２ｃ，４３ｃのそれぞれ重なる部分に嵌まり込む横軸となるピン４４ａと、から構成されている。これらの詳細については後述する。
【００２３】
付勢バネ４５は、コイルバネからなり、第１および第２の相対回転変位部材４２，４３の回転方向における位置関係を保持させるための位置保持手段となっている。
【００２４】
すなわち、付勢バネ４５は、第１および第２の相対回転変位部材４２，４３を嵌めあわせた際に、第１の相対回転変位部材４２に対し周方向への力を与え、両斜面部４２ｄ，４２ｅとピン４４ａとの当接をより強力にするようになっている。これにより、第１および第２の相対回転変位部材４２，４３の相対変位量は、確実に保持される。すなわち、付勢バネ４５による位置保持を行うことにより、重量測定時の精度がより安定する。
【００２５】
また、重量検出信号出力手段は、第１および第２の相対回転変位部材４２，４３の相対変位量に応じた信号を重量検出信号として出力する。この重量検出信号出力手段は、図６に示されるように、第１の相対回転変位部材４２側に設けられる被検出体となる３個のマグネットＢ１，Ｂ２，Ｂ３と、第２の相対回転変位部材４３側に設けられる被検出体となる３個のマグネットＡ１，Ａ２，Ａ３と、これらのマグネットＢ１〜Ｂ３，Ａ１〜Ａ３の発生する磁気を電気信号に変換する検出器となるホールＩＣ４７からなる。なお、これらの詳細については後述する。
【００２６】
このような構成の重量検出部１３についてさらに詳細に説明する。スラスト軸４１は、上述したようにその一端（後端）がターンテーブル１１に係合または固定されており、ターンテーブル１１にモータ２０の回転力を伝達するとともに、ターンテーブル１１に調理品が載せられることによりターンテーブル１１と一緒にスラスト方向に下降するようになっている。そして、このスラスト軸４１の他端（先端）側には、コイルバネ４６を押し下げるためのブッシュ４８およびキャップ部材４９が取り付けられている。
【００２７】
コイルバネ４６は、断面が四辺形のいわゆる角線コイルバネといわれるコイルバネが用いられ、スラスト軸４１の下降しようとする力に抗する付勢力をスラスト軸４１に対して与えている。すなわち、スラスト軸４１は、コイルバネ４６によって支持され、重量に応じてコイルバネ４６の復元力に抗してスラスト方向に変位するようになっている。なお、コイルバネ４６は、ケース本体１４ａにネジ止め固定された突出円筒部１４ｃ内に納められている。
【００２８】
また、第１の相対回転変位部材４２は、図３に示すように、円筒形状をなし、その中心部には、スラスト軸４１を貫通させる孔４２ａが形成されている。そして、その側面円筒部分には、中心軸を挟んで対向する位置に一対の溝４２ｂ，４２ｃが形成される。溝４２ｂは、図４に示すように、中心軸方向に対し所定の角度を有する斜面部４２ｄと、中心軸方向とほぼ同じ方向に形成された垂直面部４２ｆを備えた上方に拡開した「レ」形状の溝となっている。なお、斜面部４２ｄの基準面ｐ（スラスト軸４１に直交する面）に対する傾斜角θ１は、約４５度となっている。また、垂直面部４２ｆの基準面ｐに対する角度θ２は、（９０＋α（α≧０），α＝約１度程度が理想的）度となっている。また、溝４２ｃも溝４２ｂと同様な形状、すなわち、中心軸方向に対し所定の角度を有する斜面部４２ｅと、中心軸方向とほぼ同じ方向に形成された垂直面部４２ｇを備えた「レ」形状の溝となっている。
【００２９】
このように両溝４２ｂ，４２ｃは「レ」形状となっており、溝底からスラスト方向解放端側に向かって、いわゆるアンダーカット部（成型時、軸方向に型抜きする際に素材が金型にぶつかってしまう部分）を有さない形状となっている。そのため、回し抜きという特殊な金型成型をする必要が無く、金型のコストを低減することが可能となる。
【００３０】
なお、回し抜き成型をしないことで、傾斜角θ１をより寝かせる（傾斜角θ１をより小さくする）ことが可能となる。すなわち、回し抜き成型では、成型後にこの部材を構成する樹脂が冷えて固まるまでの間に溝の形が崩れてしまわないようにするには、どうしても傾斜角θ１を６０度以上とする必要がある。しかしながら、アンダーカット部がなく金型をスラスト方向にストレートに抜くことができる場合は、当然、傾斜角θ１を何度で構成しても溝形状の崩れは生じない。なお、別の観点から見ると、溝４２ｂ，４２ｃの各斜面部４２ｄ，４２ｅは、上述したピン４４ａと当接することによりターンテーブルの１１の重量を受け、これを第１の相対回転変位部材４２の回転力に変換するためのものであるため、これを成就するには少なくとも約４５度程度の角度が望ましい。
【００３１】
このように、斜面部４２ｄ，４２ｅの傾斜角θ１をより寝かせると、スラスト軸４１のスラスト方向の沈み込みによる第１の相対回転変位部材４２の回転角度がより大きくなる。従って、スラスト方向の同距離に対する回転角度の増大につながり、重量検出部１３の検出器としての分解能がより向上することとなる。本実施の形態では、このように分解能をより高める構成とするため、斜面部４２ｄ，４２ｅの傾斜角θ１を約４５度としたが、それ以上の角度、たとえば回し抜きで成型されるのと同等の約６０度程度としても良い。そのように構成した場合、回し抜きで成型したものに比して分解能をより高めるという効果は無いが、金型を単純化することができるという効果は有することとなる。
【００３２】
また、図３に示すように、第１の相対回転変位部材４２の側面円筒部分の外側には、１２０°間隔で配置されるマグネットＢ１，Ｂ２，Ｂ３を装填するためのマグネット装填部５１ａ，５１ｂ，５１ｃが設けられている。これらのマグネット装填部５１ａ，５１ｂ，５１ｃのうちの一つであるマグネット装填部５１ａには、第１および第２の相対回転変位部材４２，４３の回転方向における位置関係を位置保持するための付勢バネ４５の一端側を係止する突起５１ｄが設けられている。なお、この付勢バネ４５の他端側は、第２の相対回転変位部材４３に設けられた格納壁５２ｄと押さえ突起５２ｅからなる格納部内に装填される。
【００３３】
一方、出力歯車ともなる第２の相対回転変位部材４３は、図５に示すように、一端が有底で他端が開口の円筒形状をなし、その内径は第１の相対回転変位部材４２の外径よりもやや大径で、内部には同心円状に形成された内部円筒部４３ａを有する。この内部円筒部４３ａの外径は第１の相対回転変位部材４２の内径よりやや小径であり、その側面円筒部分には、その円筒の中心軸を挟んで対向する位置に、一対のスラスト方向に切り欠かれた溝４３ｂ，４３ｃが形成されている。この溝４３ｂ，４３ｃは、スラスト軸４１に直交するようにスラスト軸４１に挿通されたピン４４ａのスラスト方向の動作を阻害しない、すなわち内部をピン４４ａがスラスト方向には自在に移動できるものとなっている。
【００３４】
このような第２の相対回転変位部材４３の有底端側の中心部には、スラスト軸４１を貫通させる孔４３ｄが形成される。また、この第２の相対回転変位部材４３は、その外側面に歯車が形成され、回転駆動手段１２の第３歯車３３と噛合し、出力歯車としての働きも行う。
【００３５】
このような第２の相対回転変位部材４３は、その一端側が、金属製の板状のバネ部材からなる葉形スプリング５０と当接している。葉形スプリング５０は、第１および第２の相対回転変位部材４２，４３と、ケース蓋１４ｂの内面との間に配置されている。この葉形スプリング５０は、図２に示すように、平板状に形成された円環部と、この円環部の外周部分よりケース蓋１４ｂ側に湾曲するように外側に延出されたバネ部とから構成されており、各バネ部がケース蓋１４ｂの内面に当接することによって第２の相対回転変位部材４３および第１の相対回転変位部材４２をケース本体１４ａ側に付勢するようになっている。このように、葉形スプリング５０は、第１および第２の相対回転変位部材４２，４３をスラスト方向に付勢する付勢手段となっている。
【００３６】
そして、第１の相対回転変位部材４２と第２の相対回転変位部材４３は、第１の相対回転変位部材４２の溝４２ｂ，４２ｃの入口部分がある端部と、第２の相対回転変位部材４３の開放端とを対向させるようにして、第１の相対回転変位部材４２を第２の相対回転変位部材４３内に挿入する。これにより、第２の相対回転変位部材４３の内部円筒部４３ａは、第１の相対回転変位部材４２内に挿入される状態となる。
【００３７】
また、第２の相対回転変位部材４３の有底端には、外方向に突出した円筒形の突出部４３ｅ（図２参照）が形成され、この円筒形の突出部４３ｅは葉形スプリング５０に当接している。これにより、第２の相対回転変位部材４３は、ケース本体１４ａの底面側に付勢されている。そして、第２の相対回転変位部材４３の開口端側には、ケース本体１４ａの内面と第１および第２の相対回転変位部材４２，４３との間に平板状のワッシャー５４が配置されている。このように第２の相対回転変位部材４３は、一方から葉形スプリング５０で付勢され、他方をワッシャー５４に押し付けられるようになっているので上下方向の動きが規制されることとなる。また、第１の相対回転変位部材４２は、第２の相対回転変位部材４３を介して歯形スプリング５０の付勢力によってワッシャー５４側に押し付けられる。なお、第２の相対回転変位部材４２は、付勢バネ４５の付勢力から発生する付勢力によってもワッシャー５４に押し付けられるようになっている。
【００３８】
このように、ワッシャー５４は、ターンテーブル１１に重量がかけられていないとき（すなわち、初期状態）やターンテーブル１１に調理部材が載置されないと、第１および第２の相対回転変位部材４２，４３が共に当接するようになっている。すなわち、このワッシャー５４は、初期状態や調理時において、付勢手段となる葉形スプリング５０によって付勢された第１および第２の相対回転変位部材４２，４３の端面を受ける基準面となっており、第１および第２の相対回転変位部材４２，４３は、ターンテーブル１１にかかる重量に応じてこの基準面から相対変位するようになっている。この構成により、重量による両者の相対変位量が安定し、確実に誤差のない重量検出が可能となる。
【００３９】
なお、葉形スプリング５０によって付勢された第１および第２の相対回転変位部材４２，４３の各端面が、同時にワッシャー５４に当接するような形状にしているが、第１の相対回転変位部材４２のみがワッシャー５４に当接するような構成としてもよい。また、第２の相対回転変位部材４３のみがワッシャー５４に当接するような形状としたときは、付勢バネ４５の付勢力によって第１の相対回転変位部材４２もワッシャー５４に当接することとなる。また、ワッシャー５４は、第１および第２の相対回転変位部材４２，４３が滑らかに回転するために設けられているものであるが、これを無くして、直接ケース本体１４ａの底面を基準面としても良い。
【００４０】
また、スラスト軸４１には、ピン４４ａがスラスト軸４１の中心軸を直交するように直角に横切ってピン４４ａの両端が両側（左右という）に突出するように取り付けられる。そして、このピン４４ａの左右の突出部分は、第２の相対回転変位部材４３の内部円筒部４３ａに形成された軸方向の溝４３ｂ，４３ｃに係合するとともに、第１の相対回転変位部材４２に形成された溝４２ｂ，４２ｃの各斜面部４２ｄ、４２ｅに当接し付勢バネ４５の付勢力やモータ２０の回転駆動力によってこの当接面に押し付けられている。さらに、ピン４４ａの一端は、第２の相対回転変位部材４３の内部円筒部４３ａに形成された溝４３ｂと第１の相対回転変位部材４２を挟んで対向配置されたスリット４３ｆに係合している。
【００４１】
このスラスト軸４１は、その先端がケース本体１４からワッシャー５４および軸受け部材５３ａを突き抜けて突出円筒部１４ｃ内に配置されたキャップ部材４９に到達し、ターンテーブル１１に加わる重量によってキャップ部材４９を押してコイルバネ４６を圧縮させる動作を行う。この際、このスラスト軸４１の先端は、キャップ部材４９に対してブッシュ４８を介して当接しており、ブッシュ４８に対して回転自在となっている。そして、このスラスト軸４１の後端側は、ケース蓋１４ｂから外方に突出し、ターンテーブル１１に係合または固定されている。
【００４２】
スラスト軸４１は、このような状態で取り付けられる。すなわち、このスラスト軸４１に取り付けられたピン４４ａが、前述したように、第２の相対回転変位部材４３側の溝４３ｂ，４３ｃ（中心軸と同一方向、すなわちスラスト方向に形成されている）に係合しているとともに、第１の相対回転変位部材４２側の溝４２ｂの斜面部４２ｄおよび溝４２ｃの斜面部４２ｅに係合している。このため、スラスト軸４１が押し下げられるように動作すると、ピン４４ａが第２の相対回転変位部材４３側の溝４３ｂ，４３ｃに沿って下方に移動しようとする。このとき、第２の相対回転変位部材４３は、回転方向の動きが規制され、しかも溝４３ｂ，４３ｃが軸方向と同一となっているので、回転することはない。一方、第１の相対回転変位部材４２は、ピン４４ａが下方に移動することによって、斜面部４２ｄ，４２ｅがピン４４ａによって下方に押圧される。これにより、この斜面部４２ｄ，４２ｅに分力が働き、第１の相対回転変位部材４２はスラスト軸４１を中心に回転方向に回動する。
【００４３】
このように、ターンテーブル１１に荷重が加わると、その荷重に比例して、スラスト軸４１が変位（下降）し、それに伴って、第１の相対回転変位部材４２が回転方向に移動可能となっている。
【００４４】
また、このターンテーブル１１を回転駆動させる場合は、モータ２０を通電状態とすれば、その回転力が、第１歯車３１から第３歯車３３へと伝達され、さらに、この第３歯車３３に歯合している第２の相対回転変位部材４３に伝達される。この第２の相対回転変位部材４３が回転すれば、その回転力はピン４４ａを介してスラスト軸４１に伝達され、これによりターンテーブル１１を回転させることができる。
【００４５】
このように、ピン４４ａと第１の相対回転変位部材４２側に設けられた溝４２ｂ，４２ｃの斜面部４２ｄ，４２ｅ、第２の相対回転変位部材４３側に設けられた溝４３ｂ，４３ｃは、スラスト軸４１がスラスト方向に変位したときは、第１の相対回転変位部材４２をスラスト軸４１の変位量に応じてスラスト軸４１を中心に所定回動角度だけ回動させる。そして、第２の相対回転変位部材４３が回転駆動手段１２からの駆動力を受けて回転する際、ピン４４ａ等は、モータ２０の回転力をスラスト軸４１に伝達可能とする動作を行う。すなわち、ピン４４ａ等は、前述した回転変位手段としての構成をなすものである。
【００４６】
次に、第１の相対回転変位部材４２の第２の相対回転変位部材４３に対する相対運動によって、ターンテーブル１１に加わる荷重の大きさに対応する電気信号を出力する手段、つまり、重量検出信号出力手段について説明する。
【００４７】
第１の相対回転変位部材４２には、３つのマグネットＢ１，Ｂ２，Ｂ３が同一平面状に等間隔に配置されている。これらの各マグネット間は、１２０°離れている。一方、第２の相対回転変位部材４３には、３つのマグネットＡ１，Ａ２，Ａ３が同一平面状に等間隔に配置されている。これらの各マグネット間は、１２０°離れている。そして、第１および第２の相対回転変位部材４２，４３を上述したように同軸上となるように嵌めあわせた状態では、上述した６つのマグネットＡ１，Ａ２，Ａ３，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３は、対応するマグネット同士、すなわちマグネットＡ１とマグネットＢ１、マグネットＡ２とマグネットＢ２、マグネットＡ３とマグネットＢ３が、それぞれ３３．２４°離れるように同一平面状に配置される。
【００４８】
そして、そのマグネット近傍には、磁気を電気信号に変換して出力するホールＩＣ４７が固定配置されている。このホールＩＣ４７は、ケース本体１４ａの底面に設けられた孔（図示省略）を通して端子部分がケーシング１４の外側に突出するように構成されており、この突出部分がプリント基板（図示省略）上に取り付けられ、ホルダによって覆われている。また、このプリント基板上にはコネクタなどの部品も取り付けられている。
【００４９】
図７（Ａ）、（Ｂ）は、これら各マグネットＡ１，Ａ２，Ａ３、マグネットＢ１，Ｂ２，Ｂ３、ホールＩＣ４７の位置関係を説明する図であり、わかりやすくするため模式的な図としているため、これまでの説明で用いた図１から図６に示す構造をそのまま表していない部分もある。
【００５０】
マグネットＡ１，Ａ２，Ａ３は、図５に示すように、第２の相対回転変位部材４３の円周部に等間隔で設けられたマグネット装填部５２ａ，５２ｂ，５２ｃにそれぞれ装填され、同様に、マグネットＢ１，Ｂ２，Ｂ３は、図３に示すように、第１の相対回転変位部材４２の円周部に等間隔で設けられたマグネット装填部５１ａ，５１ｂ，５１ｃにそれぞれ装填されている。マグネットＡ１，Ａ２，Ａ３と、マグネットＢ１，Ｂ２，Ｂ３は、互い違いに同一平面上に配置される。なお、図７（Ａ）は、図６の状態に対応した位置関係を示しており、スラスト軸４１が初期の状態（ターンテーブル１１に調理品が載せられていない状態）における位置関係である。また、図７（Ｂ）は、ターンテーブル１１に調理品が載せられてスラスト軸４１が最大限積載した状態を１００とすると約６０％下降した状態における位置関係を示している。
【００５１】
図７（Ａ）では、近接位置に配置される１組のマグネット（例えば、マグネットＡ１とマグネットＢ１）の間隔が３３．２４°となる。そして、ターンテーブル１１に調理品（４ｋｇとする）が載せられてスラスト軸４１が約６０％下降した状態となると、第１の相対回転変位部材４２が約６０％回動する。すると、図７（Ｂ）に示されるように、第１の相対回転変位部材４２のマグネットＢ１，Ｂ２，Ｂ３がそれぞれ２０°周方向に移動する。そのため、上述したように初期の状態において近接位置に配置された１組のマグネット（例えば、マグネットＡ１とマグネットＢ１）の間隔が５３．２４°に開くこととなる。
【００５２】
このような構成において、その動作について説明する。まず、ターンテーブル１１に調理品が載せられていない場合には、第１の相対回転変位部材４２と第２の相対回転変位部材４３との関係は、図７（Ａ）のような状態となっている。
【００５３】
この状態で、モータ２０が回転したとすれば、第２の相対回転変位部材４３も回転し始め、ホールＩＣ４７からは、図８（Ａ）に示すような出力が得られる。つまり、ホールＩＣ４７からは、近接するマグネット間の角度に比例した時間間隔で信号が出力される。
【００５４】
ここで、第２の相対回転変位部材４３におけるマグネットＡ１，Ａ２，Ａ３のみを考えたとき、ターンテーブル１１の回転に伴って、マグネットＡ１によるホールＩＣ４７の信号Ａｓ１とマグネットＡ２によるホールＩＣ４７の信号Ａｓ２までの時間（各信号における時間幅の中心間の時間）をｔとすれば、この時間ｔは不変であり、角度１２０°に対応する時間となる。そのため、ターンテーブル１１に調理品が載っていない場合、マグネットＡ１とマグネットＢ１間においては、まずホールＩＣ４７から信号Ａｓ１が出力され、角度３３．２４°に対応する時間＝０．２８ｔが経過すると、信号Ｂｓ１が出力される。
【００５５】
次に、マグネットＢ１とマグネットＡ２間においては、ホールＩＣ４７から信号Ｂｓ１が出力され、角度８６．７６°に対応する時間＝０．７２ｔが経過すると、信号Ａｓ２が出力される。
【００５６】
なお、ホールＩＣ４７から出力される信号間の時間の計測の仕方としては、前述したように、信号の中心（信号幅の中心）間の長さを計測するようにする。これは、ホールＩＣ４７は温度によってその出力信号の幅が変化する可能性があるからであり、これに対処するために出力信号の中心間を計測するようにしている。
【００５７】
一方、ターンテーブル１１に何らかの調理品が載せられ、調理が開始されると、ターンテーブル１１が回転を開始するとともに、調理品の重みによってターンテーブル１１とともにスラスト軸４１が下降する。
【００５８】
これによって、第１の相対回転変位部材４２がターンテーブル１１の下降量に比例して回動し、マグネットＡ１に対するマグネットＢ１、マグネットＡ２に対するマグネットＢ２というように隣り合うマグネット間のマグネット間角度が変化する。
【００５９】
たとえば、４ｋｇの調理品がターンテーブル１１に載せられると、第２の相対回転変位部材４３側のマグネットＡ１，Ａ２，Ａ３と第１の相対回転変位部材４２側のマグネットＢ１，Ｂ２，Ｂ３の関係は図７（Ｂ）のような位置関係となる。つまり、第１の相対回転変位部材４２側のマグネットと第２の相対回転変位部材４３側のマグネットの初期状態において近接位置にあるマグネット間角度（たとえば、マグネットＡ１とマグネットＢ１のマグネット間角度）は、５３．２４°に広がり、近接しない位置に配置されていたマグネット（例えば、マグネットＢ１にとってのマグネットＡ２）との角度が、６６．７６°に狭まるので、ホールＩＣ４７からは図８（Ｂ）のような出力が得られる。
【００６０】
この図８（Ｂ）からもわかるように、マグネットＡ１に対する信号Ａｓ１とマグネットＢ１に対する信号Ｂｓ１の時間間隔は、マグネットＡ１に対する信号Ａｓ１とマグネットＡ２に対する信号Ａｓ２の時間間隔ｔに対して、約４４％となる０．４４ｔとなる。つまり、調理品の重さに応じて、ホールＩＣ４７からは異なった時間間隔の信号を取り出すことができる。したがって、このホールＩＣ４７の出力を用いて、調理品の重量を計測することができる。なお、この変位量の重量への換算は、マイクロコンピュータ（図示省略）によって行っている。
【００６１】
図９は、ターンテーブルに加わる荷重（調理品の重量）と、マグネットトＡ１によるホールＩＣ出力に対するマグネットＢ１によるホールＩＣ出力の時間間隔を百分率で表したものであり、マグネットＡ１，Ａ２，Ａ３間の各時間間隔ｔを１００％とし、このｔに対しての百分率である。なお、マグネットＡ２に対するマグネットＢ２、マグネットＡ３に対するマグネットＢ３の関係も同様となる。この図９からもわかるように、荷重が０の場合は２８％（０．２８ｔ）、荷重が１ｋｇの場合は約３２％（０．３２ｔ）、荷重が４ｋｇの場合は約４４％（０．４４ｔ）というように、荷重に比例して時間間隔が長くなって行き、最大荷重（７ｋｇ）では、約５６％（０．５６ｔ）となる。
【００６２】
一方、図１０は、ターンテーブルに加わる荷重（調理品の重量）と、マグネットＢ１によるホールＩＣ出力に対するマグネットＡ２によるホールＩＣ出力の時間間隔を百分率で表したものであり、マグネットＡ１，Ａ２，Ａ３間の各時間間隔ｔを１００％とし、このｔに対しての百分率である。なお、マグネットＢ２に対するマグネットＡ３、マグネットＢ３に対するマグネットＡ１の関係も同様となる。この図１０からもわかるように、荷重が０の場合は７２％（０．７２ｔ）、荷重が１ｋｇの場合は約６８％（０．６８ｔ）、荷重が４ｋｇの場合は約５６％（０．５６ｔ）というように、荷重に比例して時間間隔が短くなって行き、最大荷重（７ｋｇ）では、約４４％（０．４４ｔ）となる。
【００６３】
このような関係に基づいて、調理品の重量を検出することができ、調理品の重量がわかればそれを考慮した調理時間などを自動的に設定することができる。
【００６４】
ところで、これまでの説明では、第２の相対回転変位部材４３側のマグネットと第１の相対回転変位部材４２側のマグネットはそれぞれ３個づつの３対で構成したが、もっと多くしてもよいし、１対としても良い。原理的には、第２の相対回転変位部材４３側のマグネットと第１の相対回転変位部材４２側のマグネットは１対のみのマグネットによっても、ターンテーブル１１の変位量をホールＩＣ４７の時間間隔の変位として取り出すことは可能である。しかし、５０ＫＨｚ地域と６０ｋＨｚ地域の違いに関係なく使用可能とするには、基準となる時間（この場合は、第２の相対回転変位部材４３側の各マグネットＡ１，Ａ２，Ａ３のマグネット間の時間間隔ｔ）に対する変位量（＝割合）で表すのが好ましい。したがって、変位量を得るために、第１および第２の相対回転変位部材４２，４３のマグネットは、合計で少なくとも３個設けることが望ましい。
【００６５】
以上のように上述の実施の形態では、ターンテーブル１１のスラスト方向の変位量を、第１の相対回転変位部材４２の回転方向の変位量に変換し、その回転方向の変位量に比例したホールＩＣ４７の出力を得て、このホールＩＣ４７の出力の変位量に基づいて、ターンテーブル１１に載せられた調理品の重量を検出するようにしている。このように本発明の重量検出装置は、静電容量式の重量検出装置とは異なり、静電容量式が従来から有している種々の問題、たとえば、プリント基板上の配線パターンなどに生じる浮遊容量に影響に対処するために、一定以上の静電容量を確保する必要から、電極間の対向面積が増大し、装置が大型化するなどという問題の発生がなく、小型で、精度の良い重量検出が可能となる。加えて、これらの重量検出動作は、ターンテーブル１１に調理品を載せ、調理を開始させることによるターンテーブル１１の回転中に行うことができ、最大でも、ターンテーブル１１が１周する間に行うことができ、効率の良い重量検出が可能となる。
【００６６】
また、ターンテーブル１１を回転駆動させるための回転駆動手段１２と重量を検出するための重量検出部１３を１つのケーシング１４内に収納した構成、換言すれば、重量検出部１３を回転駆動手段１２内に組み込んだ構成としたので、重量検出部１３と回転駆動手段１２とを別々に組み立ててその後で両者を結合させるよりは、組立工数の削減が図れ、全体的に小型なものとすることができ、コストの低廉化も可能となる。
【００６７】
なお、前述の実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の例であるが、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々変形実施可能である。たとえば、上述の実施の形態では、第１の相対回転変位部材４２に設けた溝４２ｂ，４２ｃを「レ」形状とし、垂直面部４２ｆ，４２ｇの角度θ２を（９０＋α）度としたが、この角度θ２はぴったり９０度でもよい。また、角度θ２を約９０度程度とせずに大きな鈍角（たとえば、１００度、１１０度、１３５度等、何度でも良い）とし、溝４２ｂ，４２ｃを「レ」形状でなく、「Ｖ」形状としてもよい。
【００６８】
また、上述の実施の形態では、マグネットＡ１，Ａ２，Ａ３，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３とホールＩＣ４７による磁気的な検出手段によって、変位量を検出するようにしたが、これは、他の手段によっても実現可能である。たとえば、第１の相対回転変位部材４２と第２の相対回転変位部材４３の両方に、互いに重なり合うスリットを複数対設け、スラスト軸がスラスト方向に変位することによって重なり合うスリットの長さが変化するようにしても良い。
【００６９】
この構成の場合、スリットを挟むようにしてフォトダイオードとフォトトランジスタなどの光電変換手段を対向配置して、スラスト軸がスラスト方向に変位することによって、重なり合うスリットのスリット長を変化させることとなる。そして、重なり合うスリットのスリット長の変化をフォトトランジスタからの出力信号の間隔として取り出し、これに基づいて重量検出を行うことができる。これによっても前述の実施の形態と同様に重量を検出することができる。
【００７０】
また、上述の実施の形態では、スラスト軸４１のスラスト方向の変位によって、第１の相対回転変位部材４２を回動変位させ、第２の相対回転変位部材４３は変位しないようにしたが、両部材４２，４３を共に変位させたり、第２の相対回転変位部材４３のみを変位させるようにしても良い。また、マグネットは、円形状のゴムマグネットの外周部分を凸状にした構成にする等、他の形状や構成を採用しても良い。また、コイルバネ４６を角線コイルバネではなく、円形のものや他の形状のコイルバネとしても良い。さらには、コイルバネではなく、板バネや皿バネなどの他のバネとしたり、ゴム材やプラスチック材など他の弾性部材としても良い。
【００７１】
さらに、上述の実施の形態では、電子レンジにおける調理品の重量を検出する場合を例にとって説明したが、本発明は、電子レンジに限られるものではなく、オーブンやトースター等他の装置の重量の検出にも適用できる。また、本発明は、調理品以外の他の物品の重量の検出にも適用できる。
【００７２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の重量検出装置では、検出すべき重量に応じてスラスト方向に変位するスラスト軸のスラスト方向の変位に応じて回動変位する回転変位部材を備え、回転変位部材の変位量に応じた信号を重量検出信号として出力するようにしたので、簡単な構成で高精度な重量検出が可能となり、従来の静電容量式の重量検出装置に比べ、小型化が図れる。また、スラスト荷重を受けて回転変位部材を回転させる斜面部を含む溝をアンダーカット部分が無いものとしたため、回転変位部材を成型する際に回し抜き等の特殊な工法を用いず、スラスト方向に金型を抜くだけで成型することが可能となる。このため、製造が容易となる。
【００７３】
また、他の発明は、検出すべき重量に応じてスラスト方向に変位するスラスト軸のスラスト方向の変位に応じて２つの回動変位部材を相対回転させ、その相対変位に応じた信号を重量検出信号として出力するようにしたので、マグネットとホール素子等を用いることにより簡単な構成で高精度な重量検出が可能となり、従来の静電容量式の重量検出装置に比べ、小型化が図れる。
【００７４】
また、本発明の電子レンジは、調理品の重量を検出する重量検出装置を小型なものとすることができるので、電子レンジそのものが小型化する。また、高精度な重量検出が可能となることから、調理品の重量に対して調理時間を自動設定するような制御を行う場合、適正な調理時間の設定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の重量検出装置の実施の形態を示す側断面図である。
【図２】図１で示した重量検出装置の分解斜視図である。
【図３】図１および図２で示した第１の相対回転変位部材を詳細に説明する斜視図である。
【図４】図３で示した第１の相対回転変位部材の溝を平面的に示した模式図である。
【図５】図１および図２で示した第２の相対回転変位部材を詳細に説明する斜視図である。
【図６】図１のＶＩ−ＶＩ断面図である。
【図７】図１で示した重量検出装置の第１の相対回転変位部材側の各マグネットと第２の相対回転変位部材側の各マグネットの位置関係およびホールＩＣの配置を説明する図であり、（Ａ）はターンテーブルに荷重が加わっていない場合を示す図で、（Ｂ）はターンテーブルに約４ｋｇの荷重が加わった場合を示す図である。
【図８】図１で示した重量検出装置に使用されるホールＩＣの出力信号を示す図であり、（Ａ）はターンテーブルに荷重が加わっていないときの出力信号を示す図で、（Ｂ）はターンテーブルに約４ｋｇの荷重が加わったときの出力信号を示す図である。
【図９】図１で示した重量検出装置にターンテーブルから加わる荷重を横軸とし、第２の相対回転変位部材側のマグネットによるホールＩＣ出力に対する第１の相対回転変位部材側のマグネットによるホールＩＣ出力の時間間隔を百分率で示した値（＝マグネットＡ，Ｂの位相差）を縦軸としたグラフである。
【図１０】図１で示した重量検出装置にターンテーブルから加わる荷重を横軸とし、第１の相対回転変位部材側のマグネットによるホールＩＣ出力に対する第２の相対回転変位部材側のマグネットによるホールＩＣ出力の時間間隔を百分率で示した値（＝マグネットＡ，Ｂの位相差）を縦軸としたグラフである。
【符号の説明】
１  重量検出装置
１１  ターンテーブル
１２  回転駆動手段
１３  重量検出部
２０  モータ（回転駆動手段の一部）
３１  第１歯車（回転駆動手段の一部）
３２  第２歯車（回転駆動手段の一部）
３３  第３歯車（回転駆動手段の一部）
４１  スラスト軸
４２  第１の相対回転変位部材
４２ｂ，４２ｃ  溝
４２ｄ，４２ｅ  斜面部（回動変位手段の一部）
４３  第２の相対回転変位部材
４３ａ  内部円筒部
４３ｂ，４３ｃ  スラスト方向の溝（回動変位手段の一部）
４４  回動変位手段
４４ａ  ピン
４７  ホールＩＣ（検出器）
ＡＩ，Ａ２，Ａ３  第２の相対回転変位部材側のマグネット（被検出体）
Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３  第１の相対回転変位部材側のマグネット（被検出体）
【図１】
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【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】
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【図８】
0003662797.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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