(57)【要約】【課題】  簡易な構成によって、高剛性且つ高精度の荷重センサーを提供する。【解決手段】  中心側に中央荷重受け部を配置すると共に、外周側には外周荷重受け部を配置し、この中央荷重受け部と外周荷重受け部の間に、両者を連結する一体的な変位板部を備えるようにする。この変位板部には、中央荷重受け部を中心とした周方向に形成され、荷重に基づいて屈曲する第１周方向段部と、第１周方向段部よりも外周側に設けられ、荷重に基づいて屈曲する第２周方向段部を備えるようにした。【選択図】図１
2006349564.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から作用する荷重を計測する荷重センサーであって、
中心側に配置される中央荷重受け部と、
前記中央荷重受け部の周囲に配置される外周荷重受け部と、
前記中央荷重受け部と該外周荷重受け部の間に配置されて該中央及び該外周荷重受け部の両者を連結する一体的な変位板部と、を備え、
前記変位板部には、
前記中央荷重受け部を中心とした周方向に延在し、前記荷重に基づいて屈曲する前記第１周方向段部、及び
前記第１周方向段部よりも外周側に周方向に延在し、前記荷重に基づいて屈曲する第２周方向段部が形成されていることを特徴とする荷重センサー。
【請求項２】
前記第１及び第２周方向段部のそれぞれが環状になっていることを特徴とする請求項１記載の荷重センサー。
【請求項３】
前記第１及び第２周方向段部が溝であることを特徴とする請求項１又は２記載の荷重センサー。
【請求項４】
前記第１及び第２周方向段部の断面が部分円形状となることを特徴とする請求項１、２又は３記載の荷重センサー。
【請求項５】
前記変位板部が円盤形状となっており、更に、
前記第１及び第２周方向段部が、該変位板部の中心を基準にした同心円上に延在していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載の荷重センサー。
【請求項６】
前記第１周方向段部の最薄肉厚をＴ１、第２周方向段部の最薄肉厚をＴ２とした場合に、Ｔ１>Ｔ２となっていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか記載の荷重センサー。
【請求項７】
前記第１周方向段部の周方向長さをＬ１、前記第２周方向段部の周方向長さをＬ２とした場合に、Ｌ１<Ｌ２となっていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか記載の荷重センサー。
【請求項８】
前記第１周方向段部の周方向長さをＬ１、前記第２周方向段部の周方向長さをＬ２とした場合に、Ｔ１×Ｌ１  と  Ｔ２×Ｌ２  が略等しくなっていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか記載の荷重センサー。
【請求項９】
前記第１及び第２周方向段部の間に第３周方向段部が形成されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか記載の荷重センサー。
【請求項１０】
前記第１及び第２周方向段部の双方が、前記変位板部の一方の面に形成されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか記載の荷重センサー。
【請求項１１】
前記中央荷重受け部と前記外周荷重受け部の軸方向相対距離が、前記荷重に比例して変動することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか記載の荷重センサー。
【請求項１２】
更に、前記中央荷重受け部側に固定され、前記変位板部と平行に配置される中央側板状電極と、
前記外周荷重受け部側に固定され、前記中央側板状電極と所定間隔をあけて平行に配置される外周側板状電極と、を備え、
前記中央側及び外周側板状電極の前記所定間隔の変動に応じて変化する静電容量によって、前記荷重を検出可能にしたことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか記載の荷重センサー。
【請求項１３】
前記静電容量の変化を周波数によって検出する周波数検出回路を備えることを特徴とする請求項１２記載の荷重センサー。
【請求項１４】
基台と、身体を支える上面板と、前記基台と前記上面板の間に配置される請求項１乃至１４のいずれか記載の前記荷重センサーと、を備えることを特徴とする体重計測器。
【請求項１５】
前記荷重センサーが少なくとも３箇所に設置されることを特徴とする請求項１４記載の体重計測器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部から作用する荷重を計測可能な荷重センサー及び該荷重センサーを用いた体重計測器に関する。
【背景技術】
【０００２】
荷重を計測する荷重センサーには、ロバーバル機構が用いられていることが多い。ロバーバル機構とは、一般的に、平行に配置された一対の平板の両端が互いに固定された構造であり、この一対の平板の一端に垂直方向の外力を加えることで、これらの平板が平行運動させるものである。従って、ロバーバル機構は、荷重に基づいて平行四辺形を構成しながら変位することになり、各頂点部分に生じる歪みを歪みゲージで計測することによって、その荷重の大きさを計測する。計測は、歪みゲージのアナログデータをデジタルデータに変換し、更に個別のロバーバル機構の機械特性に基づいて補正計算を行って算出する。
【特許文献１】特開平１１−３０４６２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、ロバーバル機構を用いた荷重センサーは、金属片を方形の筒状に高精度に加工することによって、２枚（一対）の平板を一体的に備えた構造にする必要があり、製造コストが極めて高いという問題があった。また、大きな外力の加えると、ロバーバル機構の変位点（即ち平行四辺形の頂点）の屈曲部位に疲労が生じ易く、寿命が短縮されるという問題があった。従って、繰り返し荷重が作用するロードセル等においては、ロバーバル機構のサイズを大きくして全体的な剛性を高めつつ、そこに生じる微小な歪を歪みゲージで検出して荷重を測定しなければならず、従って、アナログデータをデジタルデータに変換し、高精度な補正計算を行う必要も生じ、計測システム全体が大型化・複雑化・高額化するという問題があった。
【０００４】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、簡易な構造で且つ耐久性が高く、高精度に荷重を計測可能な荷重センサー等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者の鋭意研究の結果、以下の手段によって上記目的を達成した。
【０００６】
（１）外部から作用する荷重を計測する荷重センサーであって、中心側に配置される中央荷重受け部と、前記中央荷重受け部の周囲に配置される外周荷重受け部と、前記中央荷重受け部と該外周荷重受け部の間に配置されて該中央及び該外周荷重受け部の両者を連結する一体的な変位板部と、を備え、前記変位板部には、前記中央荷重受け部を中心とした周方向に延在し、前記荷重に基づいて屈曲する前記第１周方向段部、及び前記第１周方向段部よりも外周側に周方向に延在し、前記荷重に基づいて屈曲する第２周方向段部が形成されていることを特徴とする荷重センサー。
【０００７】
（２）前記第１及び第２周方向段部のそれぞれが環状になっていることを特徴とする（１）記載の荷重センサー。
【０００８】
（３）前記第１及び第２周方向段部が溝であることを特徴とする（１）又は（２）記載の荷重センサー。
【０００９】
（４）前記第１及び第２周方向段部の断面が部分円形状となることを特徴とする（１）、（２）又は（３）記載の荷重センサー。
【００１０】
（５）前記変位板部が円盤形状となっており、更に、前記第１及び第２周方向段部が、該変位板部の中心を基準にした同心円上に延在していることを特徴とする（１）乃至（４）のいずれか記載の荷重センサー。
【００１１】
（６）前記第１周方向段部の最薄肉厚をＴ１、第２周方向段部の最薄肉厚をＴ２とした場合に、Ｔ１>Ｔ２となっていることを特徴とする（１）乃至（５）のいずれか記載の荷重センサー。
【００１２】
（７）前記第１周方向段部の周方向長さをＬ１、前記第２周方向段部の周方向長さをＬ２とした場合に、Ｌ１<Ｌ２となっていることを特徴とする（１）乃至（６）のいずれか記載の荷重センサー。
【００１３】
（８）前記第１周方向段部の周方向長さをＬ１、前記第２周方向段部の周方向長さをＬ２とした場合に、Ｔ１×Ｌ１  と  Ｔ２×Ｌ２  が略等しくなっていることを特徴とする（１）乃至（７）のいずれか記載の荷重センサー。
【００１４】
（９）前記第１及び第２周方向段部の間に第３周方向段部が形成されていることを特徴とする（１）乃至（８）のいずれか記載の荷重センサー。
【００１５】
（１０）前記第１及び第２周方向段部の双方が、前記変位板部の一方の面に形成されていることを特徴とする（１）乃至（９）のいずれか記載の荷重センサー。
【００１６】
（１１）前記中央荷重受け部と前記外周荷重受け部の軸方向相対距離が、前記荷重に比例して変動することを特徴とする（１）乃至（１０）のいずれか記載の荷重センサー。
【００１７】
（１２）更に、前記中央荷重受け部側に固定され、前記変位板部と平行に配置される中央側板状電極と、前記外周荷重受け部側に固定され、前記中央側板状電極と所定間隔をあけて平行に配置される外周側板状電極と、を備え、前記中央側及び外周側板状電極の前記所定間隔の変動に応じて変化する静電容量によって、前記荷重を検出可能にしたことを特徴とする（１）乃至（１１）のいずれか記載の荷重センサー。
【００１８】
（１３）前記静電容量の変化を周波数によって検出する周波数検出回路を備えることを特徴とする（１２）記載の荷重センサー。
【００１９】
（１４）基台と、身体を支える上面板と、前記基台と前記上面板の間に配置される（１）乃至（１４）のいずれか記載の前記荷重センサーと、を備えることを特徴とする体重計測器。
【００２０】
（１５）前記荷重センサーが少なくとも３箇所に設置されることを特徴とする（１４）記載の体重計測器。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、簡易な構成であるにも拘らず、高精度且つ高剛性の荷重センサー等を得ることが出来、比較的大きな荷重に柔軟に対応させることができる。また、荷重センサーをコンパクトにすることも可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態の例について詳細に説明する。図１には、本発明の第１実施形態に係る荷重センサー１の外観が示されている。この荷重センサー１は、外部から作用する荷重Ｆを計測するものであり、この荷重を受け止める移動体２と、この移動体２の一部を収容するカップ状の筐体４を備えている。従って、移動体２を介して筐体４も荷重Ｆを受け止めることになるが、その際に、移動体２と筐体４を相対移動させることで、その移動距離に基づいて荷重Ｆを計測する。なお、ここでは便宜上、筐体４側を固定し、移動体２側を移動させる場合を示すが、移動体２側を固定して筐体４側を移動させて荷重を計測することも可能であり、又両者を移動させて計測することもできる。
【００２３】
次に図２及び図３を参照して、荷重センサー１の内部構造について説明する。荷重センサー１における移動体２は、主要部として、上面側に配置される円盤状の荷重受けプレート１０と、この荷重受けプレート１０の背面側（図の下方側）に同軸状に配置される円筒状の外周荷重受け部１２と、この外周荷重受け部１２の内周面に設置される外周側円盤電極１４とを備えており、この外周荷重受け部１２の下端縁が変位板部５０に固定さるようになっている。
【００２４】
荷重受けプレート１０には、周方向に一定の間隔を空けて、８箇所に皿穴１０Ａが形成されている。また、外周荷重受け部１２においても、周方向に一定の間隔を空けて、８箇所に貫通孔１２Ａが形成されている。更に、変位板部５０にも、周方向に一定の間隔を空けて８箇所にタップ穴５２が形成されている。従って、皿孔１０Ａ、貫通孔１２Ａ、タップ穴５２を一致させて、これらに皿ねじ１６をまとめて挿入し、皿ねじ１６の先端をタップ穴５２に螺合させることで、荷重受けプレート１０、外周荷重受け部１２、変位板部５０を同軸且つ一体的に連結する。なお、図２に拡大して示されるように、変位板部５０の最外周縁には位置決め用の切り欠き５４が形成されており、外周荷重受け部１２の下端側に形成される切り欠き１２Ｂと係合させることで、双方の中心（軸心）を高精度に一致できるようにしている。なお、ここでは荷重受けプレート１０を用いてその上面で外部荷重を受けるようにしているが、この荷重受けプレート１０を用いずに外周荷重受け部１２によって荷重を直接受けるようにしても良い。そのようにする場合には、外周荷重受け部１２に直接皿ねじ加工を行っておき、外周荷重受け部１２と変位板部１２を連結することが望ましい。
【００２５】
外周荷重受け部１２の内壁には、電極用段部１２Ｃが周方向に形成されており、この電極用段部１２Ｃと外周側円盤電極１４の外周縁が係合して両者が固定される。従って、外周荷重受け部１２と外周側円盤電極１４は一体的に移動可能となっている。また、外周側円盤電極１４の中心にはスライド孔１４Ａが形成されている。
【００２６】
円筒且つ有底のカップ形状となっている筐体４は、主要部として、筒状の外殻カバー部３０、外殻カバー部３０の下端に一体的に形成される円盤状の底部３２、該底部３２の中心側が徐々に肉厚となって盛り上がるように形成される中央荷重受け部３４、中央荷重受け部３４に配置される連結ねじ３６、この連結ねじ３６の先端に固定される中央側円盤電極３８を備える。中央荷重受け部３４の中心には、連結ねじ３６のねじ部が貫通する貫通孔３６Ａが形成され、更に背面側（筐体４の外殻側／図２における下側）には、この連結ねじ３６の頭部が収容される収容穴３４Ａが形成される。図３に示されるように、中央荷重受け部３４の上面側（筐体４の内側面）には、位置決め突起３４Ｃが２つ形成される。この位置決め突起３４Ｃが、変位板部５０の中央孔５４の近傍に形成される２つの位置決め孔５６に挿入され、この両者の嵌め合いによって、中央荷重受け部３４と変位板部５０の位置決めがなされている。連結ねじ３６は、収容穴３４Ａに頭部が収容されるようにして、外側から内側に挿入されて、更に変位板部５０の中央孔５４を貫通した状態で、その上からナット４０によって締結される。従って、この連結ねじ３６とナット４０によって、中央荷重受け部３４と変位板部５０が一体化されている。この連結ねじ３６の先端側には、電極用段部３６Ａが形成され、更に突端には同軸状にタップ穴３６Ｂが加工されている。中央側円盤電極３８の中心には、この電極用段部３６Ａと大きさが一致する加工穴３８Ａが形成されており、両者を係合させた状態で、電極固定ねじ４２をタップ穴３６Ｂに固定することで、中央側円盤電極３８が連結ねじ３６の先端に固定される。
【００２７】
中央側円盤電極３８と外周側円盤電極１４は同軸且つ平行に配置されるようになっており、両者の間には微小隙間が形成されるように設定している。従って、この外周側及び中央側円盤電極１４、３８に電圧をかけると、静電容量（コンデンサ）として機能することになる。
【００２８】
次に図４及び図５を参照して変位板部５０の構造について説明する。この変位板部５０における一方の面には、周方向に形成される第１周方向段部６０と、この第１周方向段部６０よりも外周側に設けられる第２周方向段部６３が形成されている。これらの第１及び第２周方向段部６０、６２は、荷重センサー１に荷重（外力）が作用すると、この外力に基づいてそれぞれが屈曲するように考慮されている。また、第１及び第２周方向段部６０、６２は、中央荷重受け部３４と外周荷重受け部１２の間に同心円状に位置するようになっている。この第１及び第２周方向段部６０、６２のぞれぞれは、断面が部分円形状となるような溝（即ち、断面が円弧を有するように凹んだ溝）となっており、この溝が周方向に連続することで環状となっている。
【００２９】
図５に示されるように、第１周方向段部６０における最薄部分の肉厚をＴ１、第２周方向段部６２における最薄部分の肉厚をＴ２とした場合、ここではＴ１>Ｔ２となるように設定されている。つまり、溝の深さは、外周側に位置する第２周方向段部６２の方が深いことになる。又、第１及び第２周方向段部６０、６２は環状に形成されていることから、中心Ｃから第１周方向段部６０における最薄肉厚点までの距離をＳ１、中心Ｃから第２周方向段部６２の最薄肉厚点の距離をＳ２とした場合、第１周方向段部６０の最薄部分の周方向長さＬ１は２π×Ｓ１、第２周方向段部６２の最薄部分の周方向長さＬ２は２π×Ｓ２となる。結局、周方向長さもＬ１<Ｌ２に設定されていることになる。
【００３０】
本実施形態では、各最薄肉厚Ｔ１、Ｔ２、各最薄部分の各周方向長さＬ１、Ｌ２の具体的な関係として、Ｔ１×Ｌ１とＴ２×Ｌ２  が略等しくなるように設定している。このようにしたのは、この式からも明らかなように、第１周方向段部６０の最薄部分のせん断面（軸方向に沿った面）の面積（又は微小厚みを有する体積）と、第２周方向段部６２の最薄部分のせん断面の面積（又は微小厚みを有する体積）を略等しくするためである。このようにすると、後述するように、第１及び第２周方向段部６０、６２の屈曲角度が略等しくなるので、荷重に対する軸方向の変位量を比例させることが可能になる。
【００３１】
次に、図６（Ａ）（Ｂ）の模式図を参照して、この荷重センサー１の作用について説明する。荷重センサー１に外力が作用しない場合は（Ａ）に示されるように、変位板部５０が平面（屈曲していない状態）になっており、コンデンサを構成する外周側及び中央側円盤電極１４、３８には微小隙間Ｄ１が形成されている。この状態で、荷重センサー１の外周荷重受け部１２に対して軸方向の外力Ｆが作用すると、（Ｂ）に示されるように、変位板部５０の第１及び第２周方向段部６０、６２が屈曲することで、中央側荷重受け部３４の位置は固定された状態で、外周側荷重受け部１２が沈み込むようになっている。具体的にここでは、変位板部５０の一方の面に双方の段部６０、６２が形成されていることから、第１周方向段部６０はその溝の幅が収縮する方向に折れ曲がり、反対に、第２周方向段部６２は溝の幅が広がる方向に折れ曲がるようになっている。従って、第１及び第２周方向段部６０、６２が反対方向、即ち半径方向に交互に屈曲することで、変位板部５０が半径方向にＺ字形状の状態となる。
【００３２】
既に説明したように、第１及び第２周方向段部６０、６２のせん断面の面積を略一致させているので、第１周方向段部６０の屈曲角Ｒ１と、第２周方向段部６２の屈曲角Ｒ２が略等しくなるので、非線形要因が排除され、外周荷重受け部１２の沈み量が、外力に応じた線形特性（比例特性）を有することになる。また、ここでは第１及び第２周方向段部６０、６２が同心円状の環状溝となっていることから、変位板部５０が屈曲する際の周方向応力が全体的に分散されるので、その点でも非線形要因が小さくなると考えられる。この結果、外力と沈み量（相対移動量）を比例させることが可能になる。なお、第１及び第２周方向段部６０、６２を環状にした場合、部分的な応力集中も回避でき、変位板部５０の軸方向に関して高い剛性が確保されている。結果、軸方向のスライド量と外力に関して高精度な線形成を確保しつつ、大きな荷重を、高精度に計測可能となっている。なお、この荷重センサー１は実際に、３０Ｋｇｆ以上の荷重を１２．５ｇｆ単位の精度で計測できるようにしているが、勿論、これ以上の精度も実現可能である。
【００３３】
以上の結果、外周側荷重受け部１２に固定されている外周側円盤電極１４は、外力に応じて同様に沈み込むことになるので、中央側円盤電極３８との間隔Ｄ２が無負荷状態のＤ１よりも大きくなり、コンデンサとしての静電容量が変化するようになっている。この静電容量を計測すれば、外力を算出することが出来る。
【００３４】
次に、図７を参照して、この荷重センサー１に組み込まれる周波数検出回路７０について説明する。この周波数検出回路７０は、外周側及び中央側円盤電極１４、３８によって構成されるコンデンサ７２と、このコンデンサ７２と接続される抵抗７４とを備えている。従って、このコンデンサ７２と抵抗Ｒの組み合わせによって、コンデンサ７２への帯電と放電が繰り返されるので、その振動が、出力端子Ｆｏｕｔから所定の周波数Ｆとなって取り出すことができる。コンデンサ７２の静電容量をＣ、抵抗７４の抵抗値をＲとした場合、発振する周波数Ｆは、１／（ＣＲ）と比例関係にあるので、抵抗値Ｒを一定にしておけば、周波数Ｆと静電容量Ｃは反比例することになる。一方、コンデンサ７２の静電容量Ｃは、一般的に、誘電率をＥ、外周側及び中央側円盤電極１４、３８の電極面積をＳとした場合に、Ｃ＝Ｅ×（Ｓ／Ｄ）で表せる。従って、電極面積Ｓが一定であれば、静電容量Ｃは、電極間距離Ｄに反比例することになる。
【００３５】
以上の結論から、周波数検出回路７０において発振される周波数Ｆは、コンデンサ７２の静電容量Ｃと反比例するが、この静電容量Ｃは電極間距離Ｄに反比例することから、結局、周波数Ｆは電極間距離Ｄと正比例することになる。従って、荷重センサー１において、外力Ｆに対する軸方向の移動特性（即ち電極間距離Ｄの変動特性）を比例するように設定しておくことで、外力Ｆを周波数Ｆで直接的に検出することが可能になる。
【００３６】
図８には、荷重センサー１の変位板部５０の板厚を２ｍｍに設定し、素材としてアルミ合金を採用した場合において、荷重センサー１に作用させる荷重と、周波数検出回路７０によって計測された周波数の関係が示されている。この図からも明らかなように、荷重と周波数が線形特性を有していることから、その係数を予め算出しておけば、周波数を計測するだけで荷重を簡単に計測することが出来るようになる。従って、アナログ／デジタル変換や、荷重センサーの特性に応じたデジタル信号の補正処理等を全く行うことなく、極めて簡便な回路によって低コストで正確に荷重を計測できる。
【００３７】
本実施形態の荷重センサー１によれば、変位板部５０を溝又は段差加工によって簡単に製造できるにも拘らず、正確に荷重を測定することができる。加工の方法として、例えば切削加工でもよいが、プレス加工で製造することも好ましい。プレス加工の場合は、加工表面の強度も向上するので、耐久性を一層向上させることが可能になる。
【００３８】
更に本荷重センサー１によれば、荷重に対して軸方向の変位量を比例させることができるので、計測結果を簡便に読み取ることが出来る。特に、コンデンサ７２の静電容量変化を利用しているので、微小変位も正確に検出することが可能であり、高精度且つ低コストの荷重センサー１を得ることが出来る。また、コンデンサ７２は狭いスペースに設置できるので、荷重センサー１をコンパクトに構成することが出来る。例えば、荷重センサー１の厚みを１センチメートル程度に抑えつつ、３０キログラム重以上の荷重を計測することも可能である。
【００３９】
また、変位板部５０に対して溝を加工することによって、他の部位よりも優先的に屈曲する薄肉部分を少なくとも２箇所に形成することにより、変位板部５０が多段階に折れ曲がり、荷重に対して望ましい変位量を積極的に確保できるようにしている。この結果、耐久性を確保しつつ、変位量に基づいた荷重計測が可能になっている。
【００４０】
次に、図９等を参照して、本発明の第２実施形態に係る体重計測器８０を説明する。この体重計測器８０は、荷重センサーとして第１実施形態の荷重センサー１を用いている。図９に示されるように、この体重計測器８０は、床に設置される方形の基台８２、体重を量るために足を載せる方形の上面板８４、この上面板８４と基台８２の間に配置される荷重センサー１を備えている。上面板８４の背面側には金属リブ８６が対角線上に設置されており、この上面板８４の剛性及び強度を向上させている。更に上面板８４には、体重値ディスプレイ８８が設置されており、利用者が体重を視覚的に数字で把握できるようになっている。荷重センサー１は、上記金属リブ８６の四隅（即ち、体重計測器８０の４隅）に配置されており、体重を上面板８４と金属リブ８６を介して受け止める構造になっている。従って、４箇所の荷重センサー１が示す外力の合計が、利用者の体重となる。金属リブ８６の内部には、計測制御装置９０が埋め込まれており、この金属リブ８６の内部を通過する配線によって４つの荷重センサー１と接続されている。
【００４１】
図１０には、この体重計測器８０における計測システムの構成が示されている。計測制御装置９０は、４つの荷重センサー１との接続状態を一つずつ順番に切り替えて、図７で示した周波数計測回路７０を活用して、各荷重センサー１に作用している外力を検出する。このようにすべての荷重センサー１に対して同時にアクセスするのではなく、順次にアクセスすることで、周波数検出回路７０自体は計測制御装置９０の内部に１つだけ用意しておけばよいことになる。計測制御装置９０では、順次アクセスを繰り返しながら、その外力の合計値を体重値ディスプレイ８８から出力する。この作業を短時間で繰り返すことにより、体重を略リアルタイムで把握することが出来る。
【００４２】
この体重計測器８０は、第１実施形態の荷重センサー１を４箇所に用いることで、４点を含んだ面によって体重を計測することができる。従って、一つ一つの荷重センサー１の最大荷重を小さくすることが出来るので、体重計測器８０を薄型にすることができる。例えば、本実施形態では１センチメートル程度の厚みの荷重センサー１を用いることで、体重計測器８０を２センチメートル以内の高さ、好ましくは１．５センチメートル以内の高さにすることが可能になる。なお、ここでは４個の荷重センサーを用いたが、面として受け止めるには少なくとも３個配置することが好ましい。勿論、５個以上配置することで各荷重センサーの負担を軽減し、一層のコンパクト化を図ることも可能である。
【００４３】
図１１には、本発明の第３実施形態に係る荷重センサー１００の変位板部１５０の構造が拡大して示されている。なお、変位板部１５０以外の構造については、第１実施形態と同様であるため、図示及び説明は省略する。
【００４４】
図１１（Ａ）に示されるように、この変位板部１５０には、第１周方向段部１６０及び第２周方向段部１６２に加えて、その間に第３周方向段部１６４が形成されている。更に、第１及び第２周方向段部１６０、１６２は変位板部１５０の同一面側に形成されているが、第３周方向段部１６４は反対側の面に形成されている。この結果、変位板部１５０の中心側から半径方向の外側に向かって、一方の面と他方の面に交互に段部が形成されるようになっている。このようにすることで、図１１（Ｂ）に示されるように、変位板部１５０が半径方向に収縮可能となり、中心側と外周側が軸方向に相対移動する際の抵抗を小さくすることが出来る。また、第１周方向段部１６０と第２周方向段部１６２では、一部において非線形特性が残ってしまう場合に、それをこの第３周方向段部１６４で調整することが出来る。
【００４５】
以上、本実施形態では、変位板部、外周側荷重受け部、中央側荷重受け部が別体となっている場合に限って示したが、本発明はそれに限定されず、これらが一体的に形成されているようにしても構わない。要は、変位板部の外周側と中央側との間に反対方向の外力が作用するような状況であればよい。
【００４６】
また、本実施形態では、外周側荷重受け部と中央側荷重受け部の相対変位量が荷重の大きさに比例する場合を示したが、この比例とは、数字的に厳密な比例を意味するものではない。荷重センサーが求める計測精度を考慮しつつ、工業的な生産過程において現実的な範囲内で比例と認められるものを含む概念である。
【００４７】
尚、本発明は、上記した実施の形態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内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明の荷重センサーは、体重計測器以外にも様々な用途で利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る荷重センサーの外観を示す斜視図
【図２】図１の荷重センサーのＩＩ−ＩＩ矢視断面図
【図３】同荷重センサーが分解された状態を示す組立図
【図４】同荷重センサーにおける変位板部を拡大して示す平面図
【図５】同変位板部の一部を拡大して示す断面図
【図６】同荷重センサーの作用を模式的に示す概念図
【図７】同荷重センサーの計測回路の構成を模式的に示す回路図
【図８】同荷重センサーの荷重／周波数特性の関係を示すグラフ図
【図９】本発明の第２実施形態に係る体重計測器の構成を示す上面及び断面図
【図１０】本体重計測器の計測工程を示すブロック図
【図１１】本発明の第３実施形態に係る荷重センサーの変位板部を拡大して示す断面図
【符号の説明】
【００５０】
１、１００  荷重センサー
２          移動体
４          筐体
１０        荷重受けプレート
１２        外周荷重受け部
１４        外周側円盤電極
３４        中央荷重受け部
３６        連結ねじ
３８        中央側円盤電極
５０        変位板部
６０        第１周方向段部
６２        第２周方向段部
７０        周波数計測回路
８０        体重計測器
【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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