(57)【要約】  一実施形態に係る荷重センサは、荷重受け部を備えた起歪体と、前記起歪体上に設けられた絶縁層と、前記絶縁層上に設けられ、直列に接続された第１抵抗部及び第２抵抗部と、前記第１抵抗部と前記第２抵抗部との間の電圧を出力する第１出力端子と、を備え、前記第１抵抗部は、直列に接続され、円又は楕円である第１円の円周上に配置された複数の第１歪ゲージを備え、前記第２抵抗部は、直列に接続され、円又は楕円である第２円の円周上に配置された複数の第２歪ゲージを備え、前記第１円及び前記第２円は、前記荷重受け部を中心とする同心円又は同心楕円である。
2019159512.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷重受け部を備えた起歪体と、
前記起歪体上に設けられた絶縁層と、
前記絶縁層上に設けられ、直列に接続された第１抵抗部及び第２抵抗部と、
前記第１抵抗部と前記第２抵抗部との間の電圧を出力する第１出力端子と、
を備え、
前記第１抵抗部は、直列に接続され、円又は楕円である第１円の円周上に配置された複数の第１歪ゲージを備え、
前記第２抵抗部は、直列に接続され、円又は楕円である第２円の円周上に配置された複数の第２歪ゲージを備え、
前記第１円及び前記第２円は、前記荷重受け部を中心とする同心円又は同心楕円である
荷重センサ。
【請求項２】
前記第１歪ゲージは、前記第１円の円周上に等間隔に配置される
請求項１に記載の荷重センサ。
【請求項３】
前記第２歪ゲージは、前記第２円の円周上に等間隔に配置される
請求項１又は請求項２に記載の荷重センサ。
【請求項４】
前記第２歪ゲージは、前記第１歪ゲージと前記第１円の中心との間に配置される
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の荷重センサ。
【請求項５】
前記第１抵抗部は、２つ又は４つの前記第１歪ゲージを備える
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の荷重センサ。
【請求項６】
前記第２抵抗部は、２つ又は４つの前記第２歪ゲージを備える
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の荷重センサ。
【請求項７】
前記絶縁層上に設けられ、直列に接続された第３抵抗部及び第４抵抗部と、
前記第３抵抗部と前記第４抵抗部との間の電圧を出力する第２出力端子と、
を備え、
前記第３抵抗部及び前記第４抵抗部は、前記第１抵抗部及び前記第２抵抗部と並列に接続され、
前記第３抵抗部は、直列に接続され、円又は楕円である第３円の円周上に配置された複数の第３歪ゲージを備え、
前記第４抵抗部は、直列に接続され、円又は楕円である第４円の円周上に配置された複数の第４歪ゲージを備え、
前記第３円及び前記第４円は、前記荷重受け部を中心とする同心円又は同心楕円である
請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の荷重センサ。
【請求項８】
前記第３歪ゲージは、前記第３円の円周上に等間隔に配置される
請求項７に記載の荷重センサ。
【請求項９】
前記第４歪ゲージは、前記第４円の円周上に等間隔に配置される
請求項７又は請求項８に記載の荷重センサ。
【請求項１０】
前記第４歪ゲージは、前記第３歪ゲージと前記第３円の中心との間に配置される
請求項７から請求項９までのいずれか１項に記載の荷重センサ。
【請求項１１】
前記第３抵抗部は、２つ又は４つの前記第３歪ゲージを備える
請求項７から請求項１０までのいずれか１項に記載の荷重センサ。
【請求項１２】
前記第４抵抗部は、２つ又は４つの前記第４歪ゲージを備える
請求項７から請求項１１までのいずれか１項に記載の荷重センサ。
【請求項１３】
前記第１円及び前記第３円は同一であり、
前記第２円及び前記第４円は同一である
請求項７から請求項１２までのいずれか１項に記載の荷重センサ。
【請求項１４】
前記第１歪ゲージ及び前記第３歪ゲージは、交互に等間隔に配置され、
前記第２歪ゲージ及び前記第４歪ゲージは、交互に等間隔に配置される
請求項７から請求項１３までのいずれか１項に記載の荷重センサ。
【請求項１５】
前記起歪体は、外周部を固定される
請求項１から請求項１４までのいずれか１項に記載の荷重センサ。
【請求項１６】
天板と、
前記天板を支持する第１支持部と、
前記第１支持部を支持する第２支持部と、
前記第１支持部と前記第２支持部との間に配置され、前記第１支持部又は前記第２支持部から荷重を加えられる請求項１から請求項１５までのいずれか１項に記載の荷重センサと、
を備える荷重検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷重センサ及び荷重検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、歪ゲージを利用した荷重センサが利用されている。このような荷重センサとして、起歪体上に配置された４つの歪ゲージによりブリッジ回路を形成し、ブリッジ回路の出力電圧により、荷重を検出するものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許６０７８４７８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の荷重センサでは、荷重が加えられる方向が起歪体に対して垂直でない場合、起歪体の歪みに偏りが生じ、荷重の検出精度が低下するという問題があった。【０００５】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、歪ゲージを備えた荷重センサの検出精度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施形態に係る荷重センサは、荷重受け部を備えた起歪体と、前記起歪体上に設けられた絶縁層と、前記絶縁層上に設けられ、直列に接続された第１抵抗部及び第２抵抗部と、前記第１抵抗部と前記第２抵抗部との間の電圧を出力する第１出力端子と、を備え、前記第１抵抗部は、直列に接続され、円又は楕円である第１円の円周上に配置された複数の第１歪ゲージを備え、前記第２抵抗部は、直列に接続され、円又は楕円である第２円の円周上に配置された複数の第２歪ゲージを備え、前記第１円及び前記第２円は、前記荷重受け部を中心とする同心円又は同心楕円である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の各実施形態によれば、歪ゲージを備えた荷重センサの検出精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】荷重センサ１００の一例を示す平面図。
【図２】荷重センサ１００の一例を示す側面図。
【図３】荷重センサ１００の回路構成の一例を示す図。
【図４】ベッド２００の一例を示す図。
【図５】図４の脚部５の一例を示す部分拡大図。
【図６】図５の脚部５の断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の各実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。なお、各実施形態に係る明細書及び図面の記載に関して、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重畳した説明を省略する。
【００１０】
＜第１実施形態＞
第１実施形態に係る荷重センサ１００について、図１〜図３を参照して説明する。本実施形態に係る荷重センサ１００は、加えられた荷重を検出するセンサであり、歪ゲージを備える。歪ゲージとは、その歪みに応じて抵抗値が変化する素子である。図１は、荷重センサ１００の一例を示す平面図である。図２は、荷重センサ１００の一例を示す側面図である。以下、便宜上、図における上下左右を、荷重センサ１００の上下左右として説明する。
【００１１】
図１及び図２に示すように、荷重センサ１００は、起歪体１と、絶縁層２と、第１抵抗部Ｒ１と、第２抵抗部Ｒ２と、第３抵抗部Ｒ３と、第４抵抗部Ｒ４と、第１出力端子Ｔ１と、第１出力端子Ｔ２と、変換回路３と、を備える。
【００１２】
起歪体１は、荷重を加えられる板状部材であり、金属板により形成される。荷重センサ１００は、歪ゲージを利用して起歪体１の歪みを検出することにより、起歪体１に加えられた荷重を検出する。図１に示すように、起歪体１は、第１部分１１と、第２部分１２と、を有する。
【００１３】
第１部分１１は、荷重に応じて歪む円形の部分である。第１部分１１は、外周部に複数の開口部１３を有し、各開口部１３にボルトを挿通させることにより、外周部を荷重の検出対象に固定される。また、図２に示すように、第１部分１１の中心には、検出対象からの荷重を受ける荷重受け部１４が設けられる。このように、円形の第１部分１１の外周部を固定し、中心に荷重を加えることにより、荷重に応じた第１部分１１の歪みを均一化できる。
【００１４】
なお、図２の例では、荷重受け部１４は、頭部が半球状のナットであり、起歪体１の下面に設けられ、起歪体１の上面に設けられたネジ１５を挿通させることによりに第１部分１１に固定されているが、荷重受け部１４の位置及び固定方法はこれに限られない。荷重受け部１４は、起歪体１の上面に設けられてもよいし、ナットにより固定されてもよい。後者の場合、荷重受け部１４として、頭部が半球状のボルトを利用すればよい。
【００１５】
第２部分１２は、第１部分１１から延出した略矩形の部分である。第２部分１２の形状は任意に設計可能である。
【００１６】
絶縁層２は、起歪体１上に設けられた絶縁性の層である。絶縁層２は、起歪体１上に形成された酸化膜、窒化膜、又は樹脂製の絶縁膜であってもよいし、起歪体１上に固定された絶縁性のプリント基板であってもよい。プリント基板は、フレキシブル基板であってもよいし、リジッド基板であってもよい。いずれの場合も、絶縁層２は、起歪体１の歪みに応じて歪むように、全面を起歪体１に固定される。絶縁層２は、第１部分２１と、第２部分２２と、を有する。
【００１７】
第１部分２１は、荷重に応じて歪む円形の部分である。第１部分２１は、起歪体１の第１部分１１に、第１部分１１と中心が一致するように固定される。第１部分１１には、第１抵抗部Ｒ１、第２抵抗部Ｒ２、第３抵抗部Ｒ３、及び第４抵抗部Ｒ４が設けられる。また、第１部分２１の中心部には、ネジ１５を挿通させるための開口部が設けられる。
【００１８】
第２部分２２は、第１部分２１から延出した略矩形の部分である。第２部分２２の形状は任意に設計可能である。第２部分２２は、起歪体１の第１部分１１から第２部分１２に亘って設けられる。起歪体１の第２部分１２上の第２部分２２には、変換回路３が設けられる。
【００１９】
ここで、絶縁層２上に形成される回路構成について、図３を参照して説明する。図３は、荷重センサ１００の回路構成の一例を示す図である。図３に示すように、絶縁層２上には、第１抵抗部Ｒ１と、第２抵抗部Ｒ２と、第３抵抗部Ｒ３と、第４抵抗部Ｒ４と、第１出力端子Ｔ１と、第２出力端子Ｔ２と、変換回路３と、が設けられる。
【００２０】
第１抵抗部Ｒ１は、一端が電源に接続され、他端が第１出力端子Ｔ１に接続される。第２抵抗部Ｒ１は、一端が第１出力端子Ｔ１に接続され、他端がグラウンドに接続される。すなわち、第１抵抗部Ｒ１及び第２抵抗部Ｒ２は、直列に接続され、ハーフブリッジ回路を構成する。第１抵抗部Ｒ１と第２抵抗部Ｒ２との間の電圧（電源電圧Ｖｄｄを第１抵抗部Ｒ１及び第２抵抗部Ｒ２で分圧した電圧）が、第１出力端子Ｔ１から出力電圧Ｖ１として出力される。第１出力端子Ｔ１は、変換回路３に接続され、出力電圧Ｖ１は、変換回路３に入力される。
【００２１】
第３抵抗部Ｒ３は、一端が電源に接続され、他端が第２出力端子Ｔ２に接続される。第４抵抗部Ｒ４は、一端が第２出力端子Ｔ２に接続され、他端がグラウンドに接続される。すなわち、第３抵抗部Ｒ３及び第４抵抗部Ｒ４は、直列に接続され、ハーフブリッジ回路を構成する。第３抵抗部Ｒ３と第４抵抗部Ｒ４との間の電圧（電源電圧Ｖｄｄを第３抵抗部Ｒ３及び第４抵抗部Ｒ４で分圧した電圧）が、第２出力端子Ｔ２から出力電圧Ｖ２として出力される。第２出力端子Ｔ２は、変換回路３に接続され、出力電圧Ｖ２は、変換回路３に入力される。
【００２２】
図３からわかるように、第３抵抗部Ｒ３及び第４抵抗部Ｒ４は、第１抵抗部Ｒ１及び第２抵抗部Ｒ２と並列に接続され、第１抵抗部Ｒ１及び第２抵抗部Ｒ２と共にブリッジ回路を構成する。第１抵抗部Ｒ１、第２抵抗部Ｒ２、第３抵抗部Ｒ３、及び第４抵抗部Ｒ４は、後述する通り、いずれも複数の歪ゲージを備え、荷重に応じて抵抗値が変化する。このため、出力電圧Ｖ１は、荷重に応じて変化した第１抵抗部Ｒ１及び第２抵抗部Ｒ２の抵抗値に応じた電圧となる。同様に、出力電圧Ｖ２は、荷重に応じて変化した第３抵抗部Ｒ３及び第４抵抗部Ｒ４の抵抗値に応じた電圧となる。すなわち、出力電圧Ｖ１，Ｖ２は、いずれも荷重に応じた電圧となる。
【００２３】
変換回路３は、出力電圧Ｖ１，Ｖ２に基づいて、荷重を検出する回路である。具体的には、変換回路３は、出力電圧Ｖ１，Ｖ２の差を、予め用意されたテーブルを参照して、荷重に変換する。図３の例では、変換回路３が１つのＩＣ（Integrated Circuit）である場合を想定しているが、変換回路３は、複数のディスクリート部品により構成されてもよい。
【００２４】
次に、第１抵抗部Ｒ１、第２抵抗部Ｒ２、第３抵抗部Ｒ３、及び第４抵抗部Ｒ４の構成について、図１を参照して説明する。
【００２５】
第１抵抗部Ｒ１は、プリント配線（図示省略）により直列に接続された４つの第１歪ゲージｒ１を備える。第１歪ゲージｒ１は、絶縁層２に金属材料やカーボンをバインダー樹脂に混ぜ込んだ抵抗材料をプリントすることにより形成されてもよいし、絶縁層２に金属箔を貼付することにより形成されてもよい。また、第１歪ゲージｒ１は、絶縁層２に実装された独立した素子であってもよい。いずれの場合も、第１歪ゲージｒ１は、絶縁層２の歪みに応じて歪むように、全面を起歪体１に固定される。このような構成により、起歪体１に荷重が加わると、荷重に応じて起歪体１が歪み、起歪体１と共に絶縁層２が歪み、絶縁層２と共に第１歪ゲージｒ１が歪み、歪みに応じて各第１歪ゲージｒ１の抵抗値が変化し、各第１歪ゲージｒ１の抵抗値の変化に応じて第１抵抗部Ｒ１の抵抗値が変化する。結果として、出力電圧Ｖ１が、荷重に応じて変化する。
【００２６】
各第１歪ゲージｒ１は、起歪体１の中心（荷重受け部１４）を中心とした第１円の円周上に、等間隔（９０°ごと）に配置される。各第１歪ゲージｒ１をこのように配置することにより、荷重の方向が起歪体１に対して傾いている（垂直でない）場合に生じる第１抵抗部Ｒ１の抵抗値の誤差を抑制できる。これは、荷重の傾斜方向側に配置された第１歪ゲージｒ１の歪みが大きくなると同時に、傾斜方向と反対側に配置された第１歪ゲージｒ１の歪が小さくなるためである。第１抵抗部Ｒ１の誤差を抑制することにより、出力電圧Ｖ１の誤差を抑制できる。
【００２７】
なお、第１抵抗部Ｒ１は、複数の第１歪ゲージｒ１を備えればよく、その数は４つに限られない。いずれの場合も、各第１歪ゲージｒ１は、第１円の円周上に等間隔に配置されるのが好ましい。ただし、各第１歪ゲージｒ１を等間隔に配置しないことも可能である。
【００２８】
第２抵抗部Ｒ２は、プリント配線（図示省略）により直列に接続された４つの第２歪ゲージｒ２を備える。第２歪ゲージｒ２は、絶縁層２に金属材料をプリントすることにより形成されてもよいし、絶縁層２に金属箔を貼付することにより形成されてもよい。また、第２歪ゲージｒ２は、絶縁層２に実装された独立した素子であってもよい。いずれの場合も、第２歪ゲージｒ２は、絶縁層２の歪みに応じて歪むように、全面を起歪体１に固定される。このような構成により、起歪体１に荷重が加わると、荷重に応じて起歪体１が歪み、起歪体１と共に絶縁層２が歪み、絶縁層２と共に第２歪ゲージｒ２が歪み、歪みに応じて各第２歪ゲージｒ２の抵抗値が変化し、各第２歪ゲージｒ２の抵抗値の変化に応じて第２抵抗部Ｒ２の抵抗値が変化する。結果として、出力電圧Ｖ１が、荷重に応じて変化する。
【００２９】
各第２歪ゲージｒ２は、起歪体１の中心を中心とした第２円の円周上に、等間隔（９０°ごと）に配置される。第２円は、第１円より小さい第１円の同心円である。各第２歪ゲージｒ２をこのように配置することにより、荷重の方向が起歪体１に対して傾いている場合に生じる第２抵抗部Ｒ２の抵抗値の誤差を抑制できる。これは、荷重の傾斜方向側に配置された第２歪ゲージｒ２の歪みが大きくなると同時に、傾斜方向と反対側に配置された第２歪ゲージｒ２の歪が小さくなるためである。第２抵抗部Ｒ２の誤差を抑制することにより、出力電圧Ｖ２の誤差を抑制できる。
【００３０】
また、第１部分１１の外周部は固定されているため、起歪体１に荷重が加わると、第１部分１１の中心部側と外周部側とは逆向きに歪む。この結果、起歪体１に荷重が加わると、第１部分１１の外周部側に配置された第１歪ゲージｒ１の抵抗値と、第１部分１１の中心部側に配置された第２歪ゲージｒ２の抵抗値と、は逆向きに変化する。すなわち、起歪体１に荷重が加わると、第１抵抗部Ｒ１の抵抗値と、第２抵抗部Ｒ２の抵抗値と、は逆向きに変化する。このような第１抵抗部Ｒ１及び第２抵抗部Ｒ２によりハーフブリッジ回路を構成し、第１抵抗部Ｒ１と第２抵抗部Ｒ２との間の電圧を出力電圧Ｖ１として出力することにより、荷重に応じた出力電圧Ｖ１の変化を増幅することができる。
【００３１】
なお、第２抵抗部Ｒ２は、複数の第２歪ゲージｒ２を備えればよく、その数は４つに限られない。いずれの場合も、各第２歪ゲージｒ２は、第２円の円周上に等間隔に配置されるのが好ましい。ただし、各第２歪ゲージｒ２を等間隔に配置しないことも可能である。
【００３２】
また、図１の例のように、各第２歪ゲージｒ２は、第１円及び第２円の中心と、各第１歪ゲージｒ１と、の間に配置されるのが好ましい。すなわち、各第２歪ゲージｒ２は、第１円及び第２円の中心と、各第１歪ゲージｒ１と、を結ぶ線分上に配置されるのが好ましい。第１歪ゲージｒ１及び第２歪ゲージｒ２をこのように配置することにより、荷重の方向の傾斜による影響を、第１抵抗部Ｒ１及び第２抵抗部Ｒ２の間で均一化できる。
【００３３】
第３抵抗部Ｒ３は、プリント配線（図示省略）により直列に接続された４つの第３歪ゲージｒ３を備える。第３歪ゲージｒ３は、絶縁層２に金属材料をプリントすることにより形成されてもよいし、絶縁層２に金属箔を貼付することにより形成されてもよい。また、第３歪ゲージｒ３は、絶縁層２に実装された独立した素子であってもよい。いずれの場合も、第３歪ゲージｒ３は、絶縁層２の歪みに応じて歪むように、全面を起歪体１に固定される。このような構成により、起歪体１に荷重が加わると、荷重に応じて起歪体１が歪み、起歪体１と共に絶縁層２が歪み、絶縁層２と共に第３歪ゲージｒ３が歪み、歪みに応じて各第３歪ゲージｒ３の抵抗値が変化し、各第３歪ゲージｒ３の抵抗値の変化に応じて第３抵抗部Ｒ３の抵抗値が変化する。結果として、出力電圧Ｖ２が、荷重に応じて変化する。
【００３４】
各第３歪ゲージｒ３は、起歪体１の中心（荷重受け部１４）を中心とした第３円の円周上に、等間隔（９０°ごと）に配置される。各第３歪ゲージｒ３をこのように配置することにより、荷重の方向が起歪体１に対して傾いている（垂直でない）場合に生じる第３抵抗部Ｒ３の抵抗値の誤差を抑制できる。これは、荷重の傾斜方向側に配置された第３歪ゲージｒ３の歪みが大きくなると同時に、傾斜方向と反対側に配置された第３歪ゲージｒ３の歪が小さくなるためである。第３抵抗部Ｒ３の誤差を抑制することにより、出力電圧Ｖ２の誤差を抑制できる。
【００３５】
なお、第３抵抗部Ｒ３は、複数の第３歪ゲージｒ３を備えればよく、その数は４つに限られない。いずれの場合も、各第３歪ゲージｒ３は、第３円の円周上に等間隔に配置されるのが好ましい。ただし、各第３歪ゲージｒ３を等間隔に配置しないことも可能である。
【００３６】
また、各第１歪ゲージｒ１と各第３歪ゲージｒ３とは、交互に等間隔（４５°ごと）に配置されるのが好ましい。これにより、荷重の方向が起歪体１に対して傾いている場合に生じる出力電圧Ｖ１，Ｖ２の差の誤差を抑制できる。
【００３７】
また、第１円及び第３円は同一であるのが好ましい。すなわち、第１歪ゲージｒ１と第３歪ゲージｒ３とは同一円周上に配置されるのが好ましい。これにより、荷重に応じた第１抵抗部Ｒ１の抵抗値の変化と第３抵抗部Ｒ３の抵抗値の変化とを均一化できる。
【００３８】
第４抵抗部Ｒ４は、プリント配線（図示省略）により直列に接続された４つの第４歪ゲージｒ４を備える。第４歪ゲージｒ４は、絶縁層２に金属材料をプリントすることにより形成されてもよいし、絶縁層２に金属箔を貼付することにより形成されてもよい。また、第４歪ゲージｒ４は、絶縁層２に実装された独立した素子であってもよい。いずれの場合も、第４歪ゲージｒ４は、絶縁層２の歪みに応じて歪むように、全面を起歪体１に固定される。このような構成により、起歪体１に荷重が加わると、荷重に応じて起歪体１が歪み、起歪体１と共に絶縁層２が歪み、絶縁層２と共に第４歪ゲージｒ４が歪み、歪みに応じて各第４歪ゲージｒ４の抵抗値が変化し、各第４歪ゲージｒ４の抵抗値の変化に応じて第４抵抗部Ｒ４の抵抗値が変化する。結果として、出力電圧Ｖ２が、荷重に応じて変化する。
【００３９】
各第４歪ゲージｒ４は、起歪体１の中心を中心とした第４円の円周上に、等間隔（９０°ごと）に配置される。第４円は、第３円より小さい第３円の同心円である。各第４歪ゲージｒ４をこのように配置することにより、荷重の方向が起歪体１に対して傾いている場合に生じる第４抵抗部Ｒ４の抵抗値の誤差を抑制できる。これは、荷重の傾斜方向側に配置された第４歪ゲージｒ４の歪みが大きくなると同時に、傾斜方向と反対側に配置された第４歪ゲージｒ４の歪が小さくなるためである。第４抵抗部Ｒ４の誤差を抑制することにより、出力電圧Ｖ２の誤差を抑制できる。
【００４０】
また、第１部分１１の外周部は固定されているため、起歪体１に荷重が加わると、第１部分１１の中心部側と外周部側とは逆向きに歪む。この結果、起歪体１に荷重が加わると、第１部分１１の外周部側に配置された第３歪ゲージｒ３の抵抗値と、第１部分１１の中心部側に配置された第４歪ゲージｒ４の抵抗値と、は逆向きに変化する。すなわち、起歪体１に荷重が加わると、第３抵抗部Ｒ３の抵抗値と、第４抵抗部Ｒ４の抵抗値と、は逆向きに変化する。このような第３抵抗部Ｒ３及び第４抵抗部Ｒ４によりハーフブリッジ回路を構成し、第３抵抗部Ｒ３と第４抵抗部Ｒ４との間の電圧を出力電圧Ｖ２として出力することにより、荷重に応じた出力電圧Ｖ２の変化を増幅することができる。
【００４１】
なお、第４抵抗部Ｒ４は、複数の第４歪ゲージｒ４を備えればよく、その数は４つに限られない。いずれの場合も、各第４歪ゲージｒ４は、第２円の円周上に等間隔に配置されるのが好ましい。ただし、各第４歪ゲージｒ４を等間隔に配置しないことも可能である。
【００４２】
また、図１の例のように、各第４歪ゲージｒ４は、第３円及び第４円の中心と、各第３歪ゲージｒ３と、の間に配置されるのが好ましい。すなわち、各第４歪ゲージｒ４は、第３円及び第４円の中心と、各第３歪ゲージｒ３と、を結ぶ線分上に配置されるのが好ましい。第３歪ゲージｒ３及び第４歪ゲージｒ４をこのように配置することにより、荷重の方向の傾斜による影響を、第３抵抗部Ｒ３及び第４抵抗部Ｒ４の間で均一化できる。
【００４３】
また、各第２歪ゲージｒ２と各第４歪ゲージｒ４とは、交互に等間隔（４５°ごと）に配置されるのが好ましい。これにより、荷重の方向が起歪体１に対して傾いている場合に生じる出力電圧Ｖ１，Ｖ２の差の誤差を抑制できる。
【００４４】
また、第２円及び第４円は同一であるのが好ましい。すなわち、第２歪ゲージｒ２と第４歪ゲージｒ４とは同一円周上に配置されるのが好ましい。これにより、荷重に応じた第２抵抗部Ｒ２の抵抗値の変化と第４抵抗部Ｒ４の抵抗値の変化とを均一化できる。
【００４５】
以上説明した通り、本実施形態によれば、複数の第１ゲージ素子ｒ１は第１円の円周上に等間隔に配置される。このような構成により、荷重の方向が起歪体１に対して傾いている場合であっても、荷重の傾斜による影響が、複数の第１ゲージ素子ｒ１の間で相殺される。これは、第２抵抗部Ｒ２、第３抵抗部Ｒ３、及び第４抵抗部Ｒ４についても同様である。したがって、荷重センサ１００は、荷重の方向が起歪体１に対して傾いている場合であっても、出力電圧Ｖ１，Ｖ２に基づいて、精度よく荷重を検出することができる。
【００４６】
また、本実施形態によれば、製造誤差により、複数の第１ゲージ素子ｒ１の位置がずれた場合であっても、第１ゲージ素子ｒ１の位置ずれによる影響が、複数の第１ゲージ素子ｒ１の間で相殺される。これは、第２抵抗部Ｒ２、第３抵抗部Ｒ３、及び第４抵抗部Ｒ４についても同様である。したがって、荷重センサ１００は、製造誤差により第１ゲージ素子ｒ１、第２ゲージ素子ｒ２、第３ゲージ素子ｒ３、及び第４ゲージ素子ｒ４に位置ずれが生じた場合であっても、出力電圧Ｖ１，Ｖ２に基づいて、精度よく荷重を検出することができる。
【００４７】
なお、本実施形態において、第３抵抗部Ｒ３及び第４抵抗部Ｒ４を備えない構成も可能である。このような場合であっても、荷重センサ１００は、出力電圧Ｖ１に基づいて、精度よく荷重を検出することができる。
【００４８】
また、起歪体１の第１部分１１は、楕円形であってもよい。この場合、第１円、第２円、第３円、及び第４円は、第１部分１１と相似形の、第１部分１１の中心（荷重受け部１４）を中心とした同心楕円であることが好ましい。
【００４９】
＜第２実施形態＞
第２実施形態に係る荷重検出装置について、図４〜図６を参照して説明する。本実施形態に係る荷重検出装置は、荷重センサ１００を備えた任意の装置で有り得る。荷重検出装置は、例えば、椅子、ベッド、テーブル、又は担架であるが、これに限られない。以下、荷重検出装置がベッドである場合を例に説明する。
【００５０】
図４は、本実施形態に係るベッド２００の一例を示す図である。図４のベッド２００は、天板４と、４つの脚部５と、を備える。天板４は、人が横たわるための部分であり、フレームや床板により構成される。ベッド２００は、使用時において、天板４の上部にマットレスなどを敷かれる。脚部５は、天板４を水平に支持する。
【００５１】
図５は、図４の脚部５の一例を示す部分拡大図である。図６は、図５の脚部５の断面図である。脚部５は、天板４を支持する第１支持部５１と、第１支持部５１を支持する第２支持部５２と、第１支持部５１と第２支持部５２との間に配置された荷重センサ１００と、を備える。第１支持部５１は、下端に荷重センサ１００のネジ１５を収納する凹部５１１を有する。第２支持部５２は、筐体５３と、キャスタ５４と、押圧部５５と、を備える。
【００５２】
筐体５３は、第１支持部５１とキャスタ５４とを連結する筒状部材であり、中空部分５３１を有する。筐体５３の上端は荷重センサ１００及び第１支持部５１の下端に固定され、筐体５３の下端はキャスタ５４の上端に固定される。筐体５３の中空部分５３１には、荷重センサ１００の荷重受け部１４が収納される。
【００５３】
キャスタ５４は、水平軸まわりに回転可能な車輪と、車輪を鉛直軸まわりに回転可能に支持する自在金具とを備える。キャスタ５４により、ベッド２００は容易に移動可能となる。
【００５４】
押圧部５５は、キャスタ５４の上端から上方に延びる棒状部材であり、筐体５３の中空部分５３１に収納される。押圧部５５は、ベッド２００に荷重が加わった際に、その上端が荷重受け部１４を押圧可能な高さに設計される。
【００５５】
以上のような構成により、ベッド２００に人がのると、第１支持部５１により荷重センサ１００が押し下げられ、荷重受け部１４が押圧部５５により下方から押圧される。これにより、人の重さに応じた荷重が荷重受け部１４に加えられるため、荷重センサ１００は、人の重さ（荷重）を検出することができる。
【００５６】
なお、上記実施形態に挙げた構成等に、その他の要素との組み合わせなど、ここで示した構成に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。
【００５７】
また、本国際出願は、２０１８年２月１５日に出願した日本国特許出願第２０１８−０２４９５３号に基づく優先権を主張するものであり、当該出願の全内容を本国際出願に援用する。
【符号の説明】
【００５８】
１：起歪体
２：絶縁層
３：変換回路
４：天板
５：脚部
１１：第１部分
１２：第２部分
１３：開口部
１４：荷重受け部
１５：ネジ
２１：第１部分
２２：第２部分
５１：第１支持部
５２：第２支持部
５３：筐体
５４：キャスタ
５５：押圧部
１００：荷重センサ
２００：ベッド
【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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【国際調査報告】
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